NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ Dalgalar ve Optik Işığın doğası NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ ©

NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ © Işığın doğası 19.yüzyılın başlangıcından önce ; ışığın , ya gözlemlenmekte olan cisim tarafından yayılan , ya da gözlemcinin gözlerinden fışkıran bir parçacık sağanağı olduğu kabul edilmiştir.Işığın parçacık teorisinin baş mimarı olan Newton , parçacıkların bir ışık kaynağından yayıldığını ve bu parçacıkların göze girerek görme duygusu uyandırdığını inanmıştı.Bu düşünceyi kullanarak , Newton yansıma ve kırılmayı açıklayabiliyordu. Çoğu bilim adamı , Newton’un parçacık teorisini kabul etmişti.Newton sağ iken başka bir teori önerilmişti.Işık bir tür dalga hareketi olabilirdi.1678’de , Hollandalı fizikçi ve astronom Cristian Huygens , ışığın dalga teorisinin yansıma ve kırılmayı açıklayabildiğini gösterdi.Dalga teorisi hemen kabul edilmedi.Işık dalga hareketinin bir şekli olsaydı , dalgalar engellerin çevresinde bükülecekler ; böylece köşelerin çevresini görebilecektik şeklinde tartışmalar vardı.Şimdi , ışığın gerçekten cisimlerin kenarları civarında büküldüğü bilinmektedir.Kırınım olarak bilinen bu olayı , ışık dalgaları kısa dalga boylu olduklarından gözlemek kolay değildir.Francesco Grimaldi (1618-1663) ‘ nin yaklaşık olarak 1660’da , ışığın kırınımı için deneysel kanıt sağlamış olmasına karşın, çoğu bilim adamı dalga teorisini reddetti ve yüzyıldan uzun bir süre Newton’un parçacık teorisine bağlı kaldılar. NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ ©

NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ © Işığın doğası 1801’de , Thomas Young (1773-1829) ışığın dalga doğasının ilk açık gösterisini yaptı.Young , uygun koşullar altında ışık ışınlarının birbirleriyle girişim yaptıklarını gösterdi.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.Bir kaç yıl sonra , bir fransız fizikçi , Augustin Fresnel (1788-1829) , girişim ve kırınım ile bir kaç deney yaptı.1850’de , Jean Foucault (1791- 1868) ışığın sıvılardaki hızının havadakinden daha az olduğunu göstererek parçacık teorisinin yetersizliğinin başka bir kanıtını verdi.Parçacık modeline göre ışığın sıvılardaki hızı , havadakinden daha yüksek olmalıydı.En önemli katkıyı 1873’te ışığın yüksek – frekanslı elektromanyetik dalga şeklinde olduğunu açıklayan Maxwell yaptı.19. yüzyıldaki ek gelişmeler , ışığın dalga teorisinin genel olarak kabulünü sağladı.Hertz ,1887’de elektromanyetik dalgaları oluşturarak ve algılayarak Maxwell teorisinin deneysel ispatını yaptı.Ayrıca , Hertz ve diğer araştırmacılar , bu dalgalarının yansıma , kırılma ve dalgaların diğer bütün karakteristik özelliklerini sergilediklerini gösterdiler. NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ ©

NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ © Işığın doğası Elektrik ve manyetizmanın klasik teorisi ve dalga modeli ışığın bilinen çoğu özelliklerini açıklayabilmesine karşın bazı yapılacak olan deneyleri açıklayamıyorlardı.Bunların en çarpıcı olanı , Hertz tarafından da keşfedilen fetoelektrik etki ( olay ) dir.Fotoelektrik etki ; ışık , bir metal yüzeye çarptığı zaman , yüzeyden bazen elektronların yayılmasıdır.Ortaya çıkan güçlüklerin birine örnek ; yayılan bir elektronun kinetik enerjisinin , ışık şiddetinden bağımsız olduğunu deneylerin göstermiş olmasıdır.Bu bulgu , dalga teorisine ters düşüp , ışığın dalga şiddetli bir demetinin , elektrona daha fazla enerji vermesi gerektiğini söyler.Fotoelektrik olayın bir açıklamasın ; 1900’de Max Planck (1858-1947) tarafından geliştirilmiş kuantalanma kavramını kullanan bir teoride 1905’de Einstein tarafından önerilmişti.Kuantalanma modeli ; ışık dalgasının enerjisinin foton adı verilen enerji paketleri içinde bulunduğunu kabul eder , böylece enerjinin kuantalanmış olduğu söylenir.Einstein teorisine göre , bir fotonun enerjisi elektromanyetik dalganın frekansıyla orantılıdır NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ ©

NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ © kaynaklar Bu ders notunun oluşturulması sürecinde PalmeYayınları aracılığı ile basılan Fizik Serway 1. Cilt kitabı, Nobel Akademik Yayıncılık aracılığı ile basılan Temel Fizik kitaplarından yararlanılmıştır. NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ ©