->
19.yüzyılın başlangıcından önce; ışığın ,bir ışık kaynağından yayılan parçacıklar akışı olduğu ve göze girerek görme duygusu uyandırdığı kabul edilmiştir.Işığın bu parçacık teorisinin baş mimarı, yine Isaac Newton’dur.Bu teori ile Newton,ışığın doğasını ilgilendiren, yansıma ve kırılma yasaları gibi bazı bilinen deneysel gerçeklerin basit bir açıklamasını sağlayabiliyordu. Çoğu bilim adamı, Newton’un geliştirdiği ışığın parçacık teorisini kabul etti. Fakat, Newton sağ iken diğer diğer bir teori önerilmişti-ışık, dalga hareketinin bir turu olabilirdi. 1678’de, Hollandalı fizikçi ve astronom Christian Huygens (1629-1695), ışığın dalga teorisinin yansıma ve kırılma yasalarını açıklayabildiğini gösterdi.
Dalga teorisi bazı nedenlerden dolayı hemen kabul edilmedi. O zaman, bilinen tüm dalgalar(ses, su vb.)bir tür ortamda ilerliyorlardı. Diğer taraftan, ışık güneşten bize uzayın boşluğundan geçerek ulaşabiliyordu. Ayrıca ,ışık dalga hareketinin bir şekli olsaydı,dalgalar engellerin çevresinde bükülecekler, böylece köşelerin çevresini görebilecektik şeklinde tartışmalar da vardı.Şimdi, ışığın gerçekten cisimlerin kenarları civarında büküldüğü bilinmektedir.Kırınım olarak bilinen bu olayı, ışık dalgaları kısa dalgaboylu olduklarından gözlemek kolay değildir. Böylece, 1660 yılı civarında Francesco Grimaldi(1618,1663) tarafından keşfedilen ışığın kırınımına ait deneysel kanıta karşın, çoğu bilim adamı dalga teorisini reddetti ve bir yüzyıldan uzun bir süre Newton’un parçacık teorisine bağlı kaldılar. Bunun nedeni çoğu kesimler için Newton’un bir bilim adamı olarak kazandığı büyük itibar idi.
Işığın dalga doğasının ilk açık göstergesi, 1801’de uygun koşullar altında ışığın girişim davranışı sergilediğini gösteren Thomas Young tarafından sağlanmıştı. Bu, iki kaynak civarındaki belirli noktalarda, ışık dalgalarının yıkıcı girişim ile birbirlerini yok edip, söndürmeleriydi. Bu tür davranış, o zaman da parçacık teorisiyle açıklanamayabilirdi, çünkü; iki veya daha fazla parçacığın bir araya gelip birbirlerini yok edebildikleri akla uygun bir yol yoktu.Birkaç yıl sonra, bir Fransız fizikçi, Augustin Fresnel (1788-1829), girişim ve kırınım olaylarıyla ilgili birkaç ayrıntılı deney yaptı. 1850’de Jean Foucault (1791-1868) ışığın sıvılardaki hızının havadakinden daha az olduğunu gösterek parçacık teorisinin yetersizliğinin başka bir kanıtını sağladı.
Parçacık modeline göre ışığın hızı , camlarda ve sıvılarda, havadakinden daha yüksek olmalıydı. 19. Yüzyılda ki ek gelismeler, ışığın dalga teorisinin genel olarak kabul edilmesine neden olmustur. Işık teorisine ait en önemli gelişme , 1873’te ışığın yüksek frekanslı elektromanyetik dalga biçiminde olduğunu iddia eden Maxwell’in çalışmasıydı. Onun teorisi, bu dalgaların 3*108m/s cıvarında bir hıza sahip olduğunu öngörüyordu. Deneysel hata sınırları içerisinde, bu değer ışık hızına eşittir. Hertz, 1887’de elektromanyetik dalgaları oluşturarak ve algılayarak Maxwell teorisinin deneysel ispatını verdi. Ayrıca, Hertz ve diğer araştırmacılar bu dalgaların yansıma, kırılma ve dalgaların bütün diğer karakteristik özelliklerini sergilediklerini gösterdiler.
Elektrik ve manyetizmanın klasik teorisi, ışığın çoğu bilinen özelliklerini açıklayabilmesine karşın , bazı deneyler, ışığın bir dalga olduğunu kabul ederek açıklanamazdı. Bunların en çarpıcı olanı , Hertz tarafından da keşfedilen fotoelektrik etkidir. Fotoelektrik etki (olay) , yüzeyi ışığa maruz kalan bir metalden elektronların yayılmasıdır. Ortaya cikan gucluklerin birine örnek; yayılan bir elektronun kinetik enerjisinin, ışık şiddetinden bağımsız olduğunu deneylerin göstermiş olmasıdır. Bu, dalga teorisine ters düşüp, ışığın daha şiddetli bir demetinin, elektrona daha fazla enerji vermesi gerektiğini söyler. Bu olayın açıklaması, 1905’de, Max Planck(1858-1947) tarafından geliştirilen kuantumlanma kavramını kullandı. Kuantumlanma modeli;bir ışık dalgasının enerjisinin foton adı verilen enerji paketleri içinde bulunduğunu kabul eder, böylece enerjinin kuantumlanmış olduğu söylenir. (Kesikli paketler halinde bulunan herhangi bir niceliğin kuantalanmış olduğu söylenir. Örneğin,elektrik yükü kuantalanmıştır, çünkü bu daima 1,6*10-19 C ‘luk temel yüke eşit paketler içinde bulunur.) Einstein teorisine göre, bir fotonun enerjisi elektromanyetik dalgaların frekansıyla orantılıdır: E=hf Burada h=6,63*10-34J.s Planck sabitidir. Bu teorinin, ışığın parçacık ve dalga teorisinin her ikisinin de bazı özelliklerini kapsaması önemlidir. Fotoelektrik etki, metaldeki bir elektrona tek bir fotondan enerji aktarılması sonucu ortaya çıkar. Yani, elektron, sanki bir elektronla çarpışmışcasına, ışığın bir fotonu ile etkileşir. Henüz bu foton, enerjisi frekans (dalgasal bir nicelik ) tarafından belirlendiği için dalga karakterine sahiptir. Bu gelişmeler karşısında ,ışığın ikili doğaya sahip olduğu dikkate alınmalıdır. Öyle ki, ışık bazı durumlarda bir dalga gibi, başka durumlarda ise bir parçacık gibi davranır. Klasik elektromanyetik dalga teorisi, ışığın yayılmasını ve girişim etkilerinin yeterli bir açıklamasını sağlar. Halbuki fotoelektrik etki ve ışığın maddeyle etkileşmesini içeren diğer deneyler, ışığın bir parcaçık olduğunu kabul ederek iyi bir şekilde açıklanır. IŞIĞIN DALGA MODELİ Çift yarıkta girişim (Young deneyi)
Birbirine yakın ince iki yarıktan ışık geçirildiğinde, resimdeki gibi aydınlık ve karanlık çizgiler (saçaklar) görülür. Mavi ışıkla yapılan bu deneyden aydınlık ve karanlık saçakların oluşması, ışığın perde üzerindeki bazı noktalarda birbirini söndürdüğünü bazı nıktalarda ise birbirini güçlendirdiğini anlıyoruz. Bu olay su dalgalarındaki girişim olayına benzer. Maksimum noktaları aydınlık, minimum noktaları karanlıktır.
Yukarıdaki şekilde çift yarıkta girişimin diyagramı çizilmiştir. Çukur ve tepe noktaları karışarak maksimum ve minimum noktaları oluşturur. Su dalgalarındaki girişimde dalga katarı denilen maksimum çizgileri Young deneyinde aydınlık nıoktaları oluşturur. Çünkü iki dalga tepesi veya iki dalga çukuru birbirini güçlendirir. Dolayısıyla daha aydınlık bir bölge oluşturur. Minimum noktaları ise karanlık saçakları oluşturur. Çünkü, dalga tepesi ile çukuru karşılaştığında birbirini söndürür. Işık dalgalarının birbirini söndürdüğü noktada karanlık görünür.
Su dalgalarında olduğu gibi, ışıkta da girişim olayı gözlenir.
|E-Hayat Best Food Recipes|