ışık Nedir
Ranee Wates
Bu yazı, Evrim Ağacı'na ait, zgn bir ieriktir. Konu akışı, anlatım ve detaylar, Evrim Ağacı yazarı/yazarları tarafından hazırlanmış ve/veya derlenmiştir. Bu ierik iin kullanılan kaynaklar, yazının sonunda gsterilmiştir. Bu ierik, diğer tm ieriklerimiz gibi, İerik Kullanım İzinleri'ne tabidir.
Bu yazı, zel Grelilik Teorisi & Işık Hızıyazı dizisinin 6.yazısıdır.Bu yazı dizisini okumaya, serinin 1. yazısı olan "zel Grelilik Teorisi Nedir? Einstein, Işık Hızının Doğasını Aıklamayı alışırken Evreni Nasıl zd?" başlıklı makalemizden başlamanızı neririz.
Işık, grnr olsun veya olmasın, herhangi bir dalgaboyunda yayılan elektromanyetik radyasyondur. Bu bağlamda radyasyon (ışıma), enerjinin yayılım ve taşınması anlamına gelen bir terimdir. Elektromanyetik radyasyon da elektromanyetik dalgaların; boşlukta ışık hızıyla, diğer ortamlarda ise ışık hızından dşk hızlarla hareketiyle oluşur.
Halk arasında "ışık" dendiğinde genellikle "grnr ışık" kastedilir. Genellikle 400-700 nanometre dalgaboyu (veya 750-420 terahertz frekans) arasında kabul edilen grnr ışık, elektromanyetik spektrumun daracık bir blgesidir ve fiziksel anlamda "ışık" kavramının ok kk bir kısmını oluşturur (yaklaşık %0.0035).
Btn elektromanyetik dalgalar, ktlesiz temel paracıklardan olan fotonlar aracılığıyla yayılır. Fotonlar, elektromanyetik alan kuantumlarıdır (kuanta) ve hem dalga hem paracık olarak analiz edilebilirler. Işığı ve ışığın zelliklerini araştıran bilim dalına optik adı verilir.
Dnya'nın ana doğal ışık kaynağı Gneş'tir. Ancak tarihsel olarak ateş de insanlar iin nemli bir ışık kaynağı olmuştur. Elektriğin keşfi ve elektronik sistemlerin icadıyla, elektrik ışıklandırma teknolojileri ateşin (ve kimi durumda Gneş'in) yerini almıştır.
Fiziksel anlamıyla ışığı anlamak iin, elektromanyetik spektrumun tamamı dşnlmelidir. Bu spektrumu (veya tayfı) dalga boyu ve enerji parametrelerine gre srekli değişim gsteren bir yelpaze olarak dşnebiliriz.
İnsan gznn grebildiği ve grme duyusunun sorumlusu olan bu grnr blge, 400-700 nm arası ışığın eşitli dalga boylarına sahiptir - ki bunlar da renklerdir. Doğada grebildiğimiz btn renk tonları bu değer aralığına dşmektedir. Prizmaya tutulan bir beyaz ışıkla veya doğal yolla oluşan bir gk kuşağı ile; elektromanyetik spektrumun bir i spektrumu olan grnr blge spektrumunun tamamı gzlenebilmektedir.
Btn elektromanyetik dalgalar gibi grnr ışık da, bir elektrik alan ve bir manyetik alan bileşenine sahiptir. Aşağıdaki şekilde polarize, dzgn bir elektromanyetik dalga şeması grlmektedir.
Evrim Ağacı'nın alışmalarına Kreosus, Patreon veya YouTube zerinden maddi destekte bulunarak hem Trkiye'de bilim anlatıcılığının gelişmesine katkı sağlayabilirsiniz, hem de site ve uygulamamızı reklamsız olarak deneyimleyebilirsiniz. Reklamsız deneyim, sitemizin/uygulamamızın eşitli kısımlarda gsterilen Google reklamlarını ve destek ağrılarını grmediğiniz, %100 reklamsız ve ok daha temiz bir site deneyimi sunmaktadır.
Patreon destekilerimizin Patreon ile ilişkili e-posta hesapları, Evrim Ağacı'ndaki yelik e-postaları ile birebir aynı olmalıdır. Patreon destekilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi 24 saat alabilmektedir.
YouTube destekilerimizin hepsi otomatik olarak reklamsız deneyime şimdilik erişemiyorlar ve şu anda, YouTube zerinden her destek seviyesine reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. YouTube Destek Sistemi zerinde sunulan farklı seviyelerin aıklamalarını okuyarak, hangi ayrıcalıklara erişebileceğinizi ğrenebilirsiniz.
Eğer setiğiniz seviye reklamsız deneyim ayrıcalığı sunuyorsa, destek olduktan sonra YouTube tarafından gsterilecek olan bağlantıdaki formu doldurarak reklamsız deneyime erişebilirsiniz. YouTube destekilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi, formu doldurduktan sonra 24-72 saat alabilmektedir.
Bu 3 platform haricinde destek olan destekilerimize ne yazık ki reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. Destekleriniz sayesinde sistemlerimizi geliştirmeyi srdryoruz ve umuyoruz bu ayrıcalıkları zamanla genişletebileceğiz.
Reklamsız deneyim iin, maddi desteğiniz ile ilişkilendirilmiş olan Evrim Ağacı hesabınıza ye girişi yapmanız gerekmektedir. Giriş yapmadığınız takdirde reklamları grmeye devam edeceksinizdir.
ncelikle ışık, salınan bir elektrik ve manyetik alan olduğu iin hem elektriksel hem de manyetiktir. Ancak kendisi bir yk taşımaz. Bu nedenle elektron gibi ykl paracıklarla elektriksel etkileşime girmez. Elektron ise, ışığın salınım yapan elektrik alan bileşeni ile bir titreşim yaparak etkileşir; olduğu yerde ileri-geri hareketi gibi dşnlebilir ve toplam bir yer değiştirme yapmaz. Mıknatısa gelince; elektrik ve manyetik alan kavramları arasındaki en byk fark, elektrik yk vardır ancak manyetik yk (manyetik monopol) yoktur. Bu nedenle eğer bir manyetik yk olabilseydi ışık ile etkileştiğinde davranışına bakabilirdik (elektron gibi de davranabilirdi). Ancak olmadığından, bilemiyoruz.
zetle, ışık gelen pencerenin nne ışığı geirmeyen ve zerinde nokta byklğnde bir delik olan bir perde yerleştirdi. Sonra bu perdenin nne zerinde birbirine ok yakın olan iki nokta (yarık) aılmış başka bir perde koydu. İkinci perdeden olduka uzakta olan duvara bakarak oluşan rnty gzlemledi. Eğer ışık paracıklardan oluşuyorsa duvarda gzlemleyeceği şey "iki kk ışık noktası" olmalıydı, ancak eğer ışık bir dalga ise duvarda "girişim rnts" adı verilen bir şekil grmeliydi.
20. yzyılda ok ısınan cisimlerin ışıma yaptığı biliniyordu, ok yksek ısılarda cisimler kırmızı, sarı, mavi ışık yayar. Işığı tamamen soğuran yani hi yansıtmayan, tamamen siyah, bir cisim bu olguyu incelemek iin en iyi rnektir. Bu nedenle bu duruma Kara Cisim Işıması adı verildi. Işığın dalga yapısına dayanan Rayleigh-Jean Yasası bu olguyu aıklamaya alışırken "mor tesi felaket" denen bir problem ortaya ıkartıyordu. Matematiksel olarak yasa şu şekildeydi:
Bu yasa byk dalga boylarında deney ile uyumlu sonular veriyordu. Fakat dalga boyunu dşrdke bu yasa gzleneni aıklamakta tamamen başarısız oluyordu nk bu yasaya gre dalga boyu azaldıka enerji yoğunluğu da sonsuza doğru gidiyor olmalıydı ancak deneyler byle olmadığını gsteriyordu.
Fotoelektrik Etki, ince metal yzeye tutulan ışığın metal yzeyden elektronları skmesine denir. Bu fenomende şiddeti arttırılan ışık beklenenin aksine her durumda elektron skmyordu. Bunun yanı sıra belli bir frekans değerinin altında ışık, şiddeti ne kadar fazla olursa olsun hi elektron skemiyordu. Einstein'a gre ışığın belli frekans altında hi elektron skememesi ışığı oluşturan enerji paketiklerinin elektronu skecek kadar enerjisi olmadığı iindi. Bu nedenle elektronları skecek frekansta ışık yok ise, ışık şiddeti (paketik sayısı) ne kadar artırılırsa artırılsın metalden elektron sklemez. Einstein, bu keşfi ile 1921 yılında Nobel dl aldı (herkes Genel Grelilik Teorisi'nden dl almasını bekliyordu ama Nobel Komisyonu bu kuramı "fazla teorik" bulmuştu). İlerleyen dnemlerde Compton Saılması gibi olguların ışığın paracıklı yapısı ile aıklanabildiği grlnce, ışığın paracık yapısı olduğu genel bilim camiasında kabul grd.
İlk zamanlarda, teleskoplarla bakılınca, Galileo'nun keşfettiği Jpiter'in 4 ayının (Galileo Aylarının) Newton'un Ktleekim Yasaları gereğince hareket etmedikleri, biraz daha farklı şekilde hareket ettikleri grld. Danimarkalı astronom Ole Rmer (MS 1644-1710) 1676 yılında bunun sebebini, ışığın anlık olarak bize ulaşmadığını ve ışığın sonlu bir hıza sahip olduğunu syleyerek aıkladı.
Bilim insanları ışığın dalga olduğunu kabul ettikten sonra bir ortam ierisinde yayılması gerektiğini dşndler ve bu varsayımsal maddeye esir (ether) adını verdiler. Euler, bu madde iin şyle der:
Faraday, elektrik ve manyetik alanların olduğunu ve birbirini etkilediğini gsterdiği zaman esire ihtiya kalmadığını dşnmşt. Fakat James Clerk Maxwell, elektromanyetizma yasalarını zerken "ışık hızı"nı elde ettiğinde "Hangi gzlemci?" sorusunu akla getirmişti ve Maxwell'in kendisi de dahil bilim insanları bu soruya "esire gre" cevabını vermişlerdi.
Ancak Michelson ve Morley bu deneyi yaptığı zaman bir girişim rnts elde etmediler: Işık, kaynağından bağımsız hareket ediyormuş gibi grnyordu. Hendrik A. Lorentz esire gre hareket eden cisimlerin kısaldığına (daha sonra Lorentz Kısalması olarak bilinecekti) dair bir makale yazmıştı, bu da Michelson-Morley deneyinde ışığın aynı hızda hareket etmesini aıklıyordu. Bazı bilim insanları ise esirin Dnya ile beraber hareket ettiğini ve bu yzden ışık huzmelerinin hızlarının aynı ıktığını dşndler.
zel Grelilik Teorisi esire olan ihtiyacı ortadan kaldırmakla kalmayıp zamanın hareket eden gzlemci iin daha yavaş aktığı ve ktlenin de bir tr enerji (cismin durağan enerjisi) olduğu gibi sonuları da beraberinde getirdi. Bu kuramın ngrleri pek ok kez test edildi ve hepsinden başarıyla geti.
Bunun cevabına gemeden nce, bu kesinlikle hız limitinin ortama gre (ortamdaki ışığın hızına gre) değiştiği anlamına gelmez. Byle bir sorunun akla gelmesinin sebebi ışık hızının, ışık ile alakalı olduğu dşnlmesidir. Evrenin hız limiti olan ve her gzlemci iin sabit olan ışık hızı, ışığın boşluktaki (vakum) hızıdır ve bunun dışında ışık ile herhangi bir bağlantısı yoktur. Bunun yanı sıra aslında ışık, maddesel ortamda etkileşime girdiği iin daha uzun yol kateder.
c80f0f1006