Ana Sayfa
Antrak Gazetesi
Eski Sayılar
Antrak Ana Sayfası
Yorumlariniz ve Sorularınız için mail adresimiz.


İnternette İlk 
Türk Amatör Telsiz Gazetesi
Işık Nedir?
 

Sinan Güven (TA2FR)
TA2FR Sinan Güven
E-Mail: ta2fr@antrak.org.tr
Çok eski çağlardan beri; bilim adamları, elektromanyetik tayf’ın dar bir 
bölümündeki radyasyon formlarını, göz sayesinde algılayabildikleri için 
buna ışık adını verdiler, ne olduğunu merak ettiler ve ilgi gösterdiler.
Önceleri; Antik çağda, Yunanlılar zamanında, gözün, bakılan cisme 
doğru ışık ışınları yaydığı düşünülürdü, Epikür görüntünün gözden 
kaynaklanan resimlerden oluştuğunu ileri sürmüş, Platon ışığın bakılan 
cisimlerden göze geldiğini iddia etmişti. Daha garip düşünceler de 
mevcuttu; bunlar arasında, gözden fırlayan parçacıklar ile görme 
sağlandığı düşüncesi de mevcuttu. Bu düşünceler Antik çağdan 
17. y.y. kadar uzanan düşünceleridir.

1675 yılında ilk kez Danimarkalı astronom Römer ışığın hızı konusuna 
eğildi, Jüpiter’in bir uydusunun gezegen arkasında kalma süresini 
hesaplamakta olan Römer, bu sürenin gezegenin dünyaya uzaklığı 
arttığında fazlalaştığını farketti ve bunun ışığın daha çok yol katetmesi 
ile ilgili olduğunu düşünerek ışığın hızı konusuna dikkati çekti.

Newton 1704'de ışık deneyleri ile ilgili çalışmalarını yazdığı  ‘Optics’ 
kitabını yayımladı. Newton ışık ile ilgili olarak çalışırken, Hollanda'da 
Cristian Huygens bir teori geliştiriyordu ve ilk bilimcilerin tersine ışığın 
parçalardan değil dalgalardan meydana geldiğini öne sürüyordu.
O da Decartes, Newton ve daha başkaları gibi çok ince ve elastik 
nitelikte olan ve  ışığın yayılmasını sağlayan bir ortamdan bahsediyordu,
bu madde tüm uzayı baştanbaşa dolduruyordu ve bu ortam ışık 
dalgalarının yayılmasını sağlıyordu. Daha sonraları eter veya esir 
denen ve varlığı ile ilgili pek çok çalışma yapılan sonunda yokluğuna 
karar verilen daha doğrusu tespitinin mümkün olamayacağı ispatlanan 
bir madde idi bu. Huygens'in çalışmaları her ne kadar Snell'in kırılma 
yasalarını destekliyorsa da, ışık düz gidiyor ve köşeleri dönmüyordu.
Bu sıralarda ışık için kafa yoranlardan biri de Robert Hooke idi.
O da ışığın eğri dalgalardan olduğu gibi bir varsayım geliştirmişti.

Newton'un parçacık teorisi ile Huygens'in dalga teorisi arasındaki 
kavgayı o yıllarda tüm ağırlığınca hissedilen Newton'un Otoritesi 
kazandı. Öyle ki: Dönemin ünlü bir bilim adamı Newton için ‘Acaba 
onun da bizim gibi yeme, içme, uyuma gibi ihtiyaçları var mı?’ diye 
sormaktan kendini alamamıştır.

19. yüzyılda Thomas Young ortaya çıktı ve dalga teorisine ağırlık 
kazandırdı, o güne kadar dalga teorisi ile açıklanamayan kırınım 
ve keskin gölge olayına, yeteri kadar kısa dalga uzunluklarında ışık 
hem düz gidebilir hem de keskin gölge yapabilir diyerek açıklık getirdi,
girişim yasalarını açıkladı ve ışığın dalga uzunluğunu öçtü. Bu arada 
Fresnel adında bir Fransız bilim adamı kırınım olayını başarı ile 
açıkladı ve dalga teorisi güçlendi.

Daha sonraları Fizeau, Foucault, Michelson ışık hızı ile ilgili deneyler 
yaptılar. Michelson 299.770 km/sn olarak ışık hızını belirledi. (Boşlukta 
ışık yayılma hızı 299.793 km/sn'dir.) Boşluk ışık hızı, kırılma indisine 
bölünerek o ortamdaki ışık hızı bulunur. Havanın kırılma indisi 1,0003'tür
o halde hava içinde ışık hızı 299.703 km/sn olarak bulunur.
Elmasın kırılma indisi 2. 42 dir o halde ışık hızı elmas içinde 
124 .000 km/sn dir.

Clerk Maxwell  19. yüzyıl ortalarında elektromanyetik dalga kuramını 
geliştirdi ve elektromanyetik dalgaların ışık hızında hareket ettiğini 
gösterdi, o halde ışık da bir elektromanyetik dalga formunda olabilirdi.
Ayrıca daha başka elektromanyetik radyasyon formlarının da 
varlığı araştırılmalı idi.

Işığın dalga formu 20. yüzyıl başlarına kadar ön planda oldu.
1900 yılında Max Plank‘ın kara cisim ışımasına ait kuramsal 
çalışması yayınlandı ve sonuçta Plank enerjinin, enerji paketçikleri 
olarak yayıldığını ortaya koydu ve bu paketçiklere ‘Quanta‘ adını 
verdi. Enerji quantumları E= hx olarak formülize edilmekteydi. 
Bu teori de ki ‘h’  ifadesi doğanın değişmezlerinden biri olan 
Plank sabitini ifade etmektedir ve 6.62x10-34 joule/sn'dir. Quantum 
teorisi ile dalga teorisi sarsılmadı ama, doğanın sürekliliği yasası 
yara aldı. ‘Natura non facit saltus‘ sallanmaya başlamıştı. 
1905 yıllarına gelindiğinde Einstein‘ın Fotoelektrik Etki Teorisi 
Quantum teorisini doğruladı. Daha sonraları ‘Tanrı zar atmaz'
diyerek quantum teorisini kabullenmekte zorlanan Einstein’ın,
özel rölativite kuramı ile; bizim evrenimiz için ışık hızının sınır olması 
ve ışık hızına erişilememesi, evrenin sınırlarını ortaya koydu.
Yine; çekim alanından geçen ışığın sapması varsayımının deneylerle 
doğrulanması, ışığın parçacık teorisini güçlendirdi. Planck ın  E=hxf 
olarak ortaya koyduğu formül, quantum denen enerji paketi ile
ışığın frekası arsındaki ilişkiyi ortaya koymakta idi. Işık artık enerji 
paketçikleri idi. Einstein Foto - Elektrik Etki olayını açıklarken
ışığın foton adı verilen enerji parçacıkları olduğunu gösterdi.

Bu sıralar Niels Bohr adında bir Danimarkalı bilim adamı ortaya çıktı 
ve yeni bir atom modeli ortaya koydu. Bu modelde elektronlar 
çekirdek etrafında belli yörünge seviyelerinde olabilirdi ara seviye 
söz konusu değildi. Elektronların bu seviyeler arasında sıçraması 
söz konusu idi. Daha sonraları pek çok bilim adamının; dalga mekaniği,
istatiksel mekanik konularında yaptığı çalışmalarla quantum teorisi dev 
adımlarla ilerledi. Bunlar arasında Heisenberg, Pauli, Landau, Born,
Dirac gibi fizikçiler vardı.

1950 yıllarından sonra, elementer parçacıklar konusunda yapılan 
çalışmalar ve atomun yapısı ile ilgili yeni buluşlar 4 çeşit madde 
etkileşimleri olduğunu ortaya koydu. Bunlar Kütlesel Çekim,
Elektromanyetik, Zayıf Etkileşim ve Güçlü Etkileşim olarak tanımlandı 
(Bu konuyu bir başka yazımızda daha geniş olarak ele alacağız). 
Elektromanyetik etkileşimle bağlantılı olan gluon'a foton adı verildi.
Yani 1905 de Einstein'ın ortaya koyduğu ışık parçacığı.

Bu konu ile ilgilenen Quantum elektrodinamiği; elektromanyetik alanın 
yani ışığın gluon'unun foton olduğunu söyler. Foton kütlesi '0' olan ve 
elektrik yükü '0' olan bir gluon'dur. Özel Rölativite'nin ortaya koyduğu 
ışığın çekim alanında sapması olayı bize foton adı verilen bu 
parçacığın bir kütlesinin olduğunu söylemektedir keza ışık basıncı'nın 
olması da fotonun bir kütlesi ve momentumu olduğunu gösterir.
O halde ışık hızında, foton'un bir kütlesi vardır.

Her ne kadar rölativistik olarak düşünüldüğünde, hiçbir kütle ışık 
hızına ulaşamaz, rölativistik kütle artış formülünde, bir kütlenin ışık 
hızına ulaşması durumunda kütlesi sonsuz olur. Sonsuz bir kütle 
sonsuz enerji demektir, bu da mümkün değildir. Peki o halde 
fotonlar nasıl olup da ışık hızında gidebilmektedirler?

Rölativistik olarak bir kütlenin ışık hızına ulaştırılamaması fotonlar 
için geçerli değildir; çünkü foton öncelikle sükünet kütlesi '0' olan 
bir quantadır. Sükünet kütlesinin '0' olması da fotonun özel halini 
tam olarak açıklamamaktadır ve bir belirsizlik vardır ki bu kütle artış 
formülünde v = c alındığında  sükünet kütlesi '0' olan foton'un  kütlesi 
belirsiz olarak bulunur . Bu çelişki ancak şimdilik bu formülün 
fotonlara uygulamaz demesi ile unutulmaya çalışılmaktadır.

Pratikte biz ışık diye elektromanyetik tayfın görünen ışık kısmındaki, 
elekromanyetik  dalgaları içeren dar bir bölümününden bahsederiz;
çünkü görsel olarak bu bölümün algılanması göz sayesinde kolayca 
başarılır. Bunun dışında olan elektromanyetik dalgalar çeşitli cihazlarla 
görülür hale getirilerek veya etkileri belirlenerek algılanır.

"Işık nedir?" sorusunun cevabı etrafındaki kavga artık sona ermiş 
durumdadır. Işık hem dalga hem parçacıktır yani kimilerinin deyimi 
ile ‘wavicle’ dır. Yani kimi zaman particle (parçacık) 
kimi zaman wave (dalga).
 
 

Saksıyı Çalıştırma Köşesi : Olmaz ya, diyelim ki ışık hızı ile giden bir 
uzay gemisinin 299 km 793 m arkasından bir başka ışık hızı ile hareket 
eden bir uzay gemisi geliyor. Arkadaki uzay gemisi içinde radyo 
amatörleri var ve telsizleri bozulmuş,akıllı bir amatör çabucak bir 
qrp cihaz yapıp mors göndermeye başlıyor. 

.- / -. / - / .-. / .- /-.-      --. / .- / --../ . / - / .
Sonra oturup cevabı bekliyor. Cevap kaç sn /dk/saat sonra gelir ?
 

Geçen Sayının Cevabı: Rezonans frekansı     f= 1/ 2p V  LxC'dir.
Dalga boyunun maximum olduğu yerde frekans en küçüktür o halde,
formüldeki f değerinin en küçük olması için C kapasitesinin en büyük 
değerde olması gerekir.Yani Kondansatör kapalı olmalıdır.