Işık, cisimleri görmeye, renkleri ayırt etmeye yol açan fiziksel enerjidir. Işık insan gözünü uyararak görsel duyumları belirleyen bir ışınım akımıdır. Bu ışınımlar yolları üzerindeki cisimler tarafından değişik ölçülerde yansıtılır ya da yayılırlar. Göze vardıklarında, gözde bulunan ve doğal bir mercek olan göz merceği tarafından odak noktasına yöneltilerek ağ-tabaka üzerine düşüriilürler.
Bir ışık ışını genellikle tek renkli (monokromatik) denilen temel ışınımların karışımından oluşur. Bu ışınımların her biri belirli bir rengin algılanmasını sağlar. Bir cam prizma Güneşin (ya da akkor halindeki bir lambanın) beyaz ışığım, kırmızıdan mora kadar değişen çeşitli renklerde ışık ışınlarına ayırır. Bu ışınlar prizmanın arkasında bulanan bir ekran üzerine düşürülebilir.
Işık, öteki ışınımlara (radyo dalgaları), mikro dalgalan, kızılötesi ışınlar, mor ötesi ışınlar, X ve gamma ışınları) benzer. Ne var ki öbür ışınımlar ışıktan farklı olarak, gözdeki ağtabaka-yı uygun biçimde uyarmadıkla-rmdan gözle görülmezler. Işığın yayılması: Tek renkli ışınımların tümü boşlukta düzgün doğrusal olarak ve ışık hızıyla, yani saniyede üç yüz bin kilometrelik bir hızla (saatte bir milyar kilometre) yayılır. Bu hız, ışık kaynağının hareketine bağlı değildir. Boşlukta, bir sodyum lambasının (sarı tipik bir ışınım yayar) ışığının hızı ölçülecek olursa, saniyede üç yüz bin kilometre olduğu görülür.
Sodyum lambasından, örneğin saniyede yüz bin kilometre gibi büyük bir hızla uzaklaşacak olursa, ışığın hızı gene aynı kalacak fakat rengi kırmızıya kaymış gibi görülecektir. Işığa doğru yaklaşıldığında hızı değişmez. Ancak bu durumda rengi maviye kaymış gibi gözükür. Buna benzer bir olay ses dalgalarında gerçekleşir. Bir trenin düdüğü, tren yaklaştıkça, uzaklaştığı duruma oranla daha tiz duyulur. Bu olaya, olayı ortaya çıkarıp tanımlayan fizikçinin adı nedeniyle Doppler etkisi denir.
Işık gaz, sıvı, ya da katı halde bulunan saydam bir maddeden geçtiğinde yönü ve hızı karmaşık bir biçimde değişebilir. Bu durumda ışıklı ışınımların yayılma hızları, boşluktaki yayılma hızlarından daha yavaştır. Bu yavaşlama, havada saniyede yüz kilometre,"camda ise yaklaşık bin kat daha fazladır. Ayrıca bu etki ışığın rengine bağlıdır ve mor ışınımlarda kırmızıya göre daha duyarlı bir biçimde kendini gösterir. Bir ışık ışını, bir cismin düz yüzeyine vardığında yansır; yani yeniden çevreye geri gönderilir. Bu durumda ışık sanki geri sıçrıyor gibi davranır.
Çünkü yansıyan ışık cismin yüzeyiyle,. giden ışığın yüzeyle oluşturduğu açıya eşit bir açı oluşturur. Işığın rengine bağlı olmayan bu etkiden ayna yapımında yararlanılır. Fakat gelen ışınımın tümü yansımaz. Eğer cisim saydam değilse ışığın bir kısmını soğurarak ısınır. Eğer cisim say-damsa, ışınımın bir kısmı yüzeyinden geçerek cismin içinde yayılmaya devam eder.
Bu durumda kırılma olayı ortaya çıkar. Yani ışığın cismin içinde izlediği yön, geliş yönünden farklıdır ve sapma, saydam cismin yapısına bağlıdır, örneğin havadan cama ya da suya geçen ışık ışını kırılmaya uğrar. Kırılma, ışığın rengine de bağlıdır. Özellikle mor ışınımlar kırmızı ışınımlara oranla daha çok kırılmaya uğrarlar. Bu yüzden bir ışık ışınını meydana getiren tek renkli ışınımlar saydam bir ortamdan geçtiklerinde farklı sapmalara uğrarlar. Işığın için den geçtiği cisim prizma şek-linde ise, kırılma daha çok kendini gösterir.
Bu nedenle özel-likle spektroskoplarda (ışığın renkli bileşenlerini çözümleyen düzenek) kristal prizmalardan yararlanılır. Bir başka deneyde de ışık, bir diyafram da açılan küçük bir delikten geçirir. Ekran görüntüsü bir ekran üzerinde toplanır. Deliğin çapı küçüldükçe delikten geçen ışık konisinin genişliğinde giderek küçülür ve ekran üzerinde gitgide küçülen ışıklı bir leke görülür. Fakat deliğin çapı milimetrenin onda birine ulaşınca, ışık konisi aniden genişler ve ekran üzerinde zayıf, gökkuşağı gibi renkleri olan halkalarla çevrili merkezsel bir leke görülür. Bu kırınım olayıdır. Tek renkli bir ışın kullanıldığında kırınım daha açık ortaya çıkar.
ilginç etkiler: Şimdiye kadar ışığın yayılması incelendi. Fakat ışığın mekanik etkileri de vardır. Nitekim küçük bir değirmenin, hava boşluğu altında bulunan ve sürtünmeyi en aza indirgeyerek yapılmış kanatları üzerine bir ışık demeti gönderilecek olursa, kanatlar hızla dönmeye başlarlar. Bu olay, ışığın cisimlere çarpıp onları harekete geçirebilen bir hareket miktarına sahip olduğunu gösterir.
Eğer ışık boşlukta dolaşan bir elektron bulutu üzerine düşecek olursa (örneğin bazı galaksi merkezlerinde olduğu gibi), Compton etkisi ortaya çıkar. Işıklı ışınımlar bir cisme çarpınca yayınım yaparlar ve renkleri kırmızıya doğru kayar, öte yandan elektronlar saptırılırlar ve hız kazanırlar. Bu etki tersinirdir (bu durumda ters Compton etkisinden söz edilir). Nitekim özellikle etkin olan bazı galaksilerin yaydıkları elektron ve proton demetleri, çarpışma sonucunda enerjilerinin bir bölümünü ışığa aktararak, ışığın rengini mora doğru kaydırırlar.
Dalga mı, tanecik mi? En önemli ışık olaylarının öğrenilmesinden sonra, ışığın yapısını anlamanın niçin çok karmaşık bir problem olduğu anlaşılır. Işık bazen sanki bir tanecik akımından meydana gelmiş gibi davranır. Boşlukta yayılabilir ve (yukarıda görüldüğü gibi) cisimlere ya da maddesel taneciklere çarpar. Öte yandan ışık, kırınıma ve kırılmaya uğrar. Hı.zı için den geçtiği ortama bağlı olarak değişir. Bütün bunlar, sesde ve denizdeki dalgalarda da gözlendiği gibi tipik dalga olaylarıdır.
öyleyse ışık kaynaklarının yaydıkları, bir tanecik akımı mı, yoksa bir dizi dalga mıdır? Bu soru yirminci yüzyıl başında, yukarıdaki çelişkinin aslında geçersiz olduğu anlaşı-lıncaya kadar, ışığın yapısı üzerindeki tartışmalarda ön planda yer aldı. Daha iyi açıklamak gerekirse, eskiden fizikçiler taneciklerin ne kadar küçük olursa olsun tamamen olağan cisimler gibi davrann madde öğeleri olduklarını kabul ederlerdi.
Ayrıca, dalga ve tanecik arasında kesin bir ayırım yaptıklarından, ışığın hem dalga hem de tanecik gibi çift bir kimliğe sahip olması açıklanması olanaksız bir olguydu. Oysa durum hiç de böyle değildir, örneğin elektron ve nötronlar madde içinde hareket ettiklerinde olağan cisimlere göre çok daha belirsiz ve aşırı davranırlar. Zaman zaman çok farklı şekillerde hareket ederler.