IŞIK

IŞIK

XVII. yy’da ışık hızının sonsuz olmadığı ve ışığın ortama göre değiştiği anlaşıldıktan sonra, onun doğası üzerinde durulmaya başlandı: ışık bir madde midir, yoksa bir hareket midir? Bir iki yüzyıl sonra, tartışma gene var: ışık dalga mıdır, yoksa parçacık mıdır? Bu sorunun yanıtını XX. yy’da Niels Bohr verecektir: ışık ne yalnız dalgadır, ne yalnız parçacıktır, her ikisidir; ışığın iki yüzü vardır! Bugün ışığın hızı öyle bir incelikle ölçülmüş durumdadır ki, ölçübilim onu kapmış, şimdi onu metrenin ölçek birimini tanımlamak için kullanmaktadır.
İLKÇAĞ DA IŞIK

Platon’a göre, gün ışığına benzer bir ışık görsel bir akı olarak gözden çıkarak karşısındaki nesne üzerinde bir basınç uyguluyor ve gün ışığı ile birlikte tek ve eşdağdımlı bir madde oluşturarak, hareketleri ruha iletiyor ve insanlara görme duyusunu sağlıyordu. Bu kuram Epikuros gibi atomcuların görüşlerine karşıt konumdaydı; onlara göre küçük tanecikler (veya atomlar) nesnelerden ayrılmakta ve gözbebeğine gelinceye kadar nesnenin görüntüsüne uygun bir düzende yayılmaktaydı. Ancak bir dağın görüntüsünün göze tümüyle girmesi nasıl açıklanabilirdi? Bu yüzden Pla-ton’un yaklaşımı yeğlenmişti.

Sesin kulağa ait olması gibi, görme de göze aitti. Dolayısıyla görme ancak aracısız olarak anlaşılabilirdi. Bu yüzden ışık, görme kuramında garip bir biçimde yer alıyordu; ışık bir durumdan ibaretti ve kendine özgü bir doğası yoktu. Bununla birlikte, geometrik bir incelemeye konu olan görsel ışınlar, Eukleides’in «Elemanlar» (Stoikheia) adlı eseriyle oldukça yüksek bir soyudama düzeyine ulaşmıştı. Gözden çıkan doğru çizgiler, büyük uzaklıkları aşabiliyordu; bu doğrular, tepe noktası göz olan ve tabanı da bakılan nesnenin çevresi olan bir görsel koniyi oluşturuyordu. Bu geometri, nesnenin metrik uzaklığını değil, onun görünme açısını göz önüne seriyordu; böylece Eukleides’in kitabı bir doğal perspektif çalışması oluyordu.

Daha sonraları İskenderiye’de Ptolemaios ışığın kırılmasını inceledi; deneysel yollardan yansıma yasaları üzerinde çalıştı ve görüntünün çevresinde yoğunlaştığı görsel eksen kavramını ortaya attı. Ptolemaios’ta da gören insanın uzaktaki nesnenin farkına varmasını sağlayan olgu görünür ışıktı, ama ışığın içinden geçtiği saydam ortam hâlâ hesaba katılmıyordu.

X. yy’da Batı’da Alhazen adıyla tanınan Arap âlimi İbnül Heysem geleneksel kabullerin dışına çıktı; güçlü bir ışık kaynağı gözlerin ka-
panmasından sonra da görülür durumda olduğuna göre, görme c yusunu uyaran bir şeyin gözün içine giriyor olması gerekirdi. Gök ışınlar göz tarafından alınıyordu, gözden dışan yayılmıyordu. Boy.: ce bu fiziksel olgunun merkezi olarak göz, mekanik bir organ olar; görünmekle birlikte, yine de optik bir araç gibi değerlendirilmiyor::. Gerçi bu Arap âliminin çalışmalan Batı’ya çok yavaş geçti, ama î: lonyalı bir keşiş olan Witelo’nun çakşmalarına da öncülük etti.

IŞIK BİLİMİNİN DOĞUŞU

Işık biliminin doğuşu için gerekli entelektüel koşullar, Rönt sans’ta bir araya gelmişti. Giambattista Della Porta’nm «Dci: Büyü» (Magia naturalis, 1558) adlı kitabının çok büyük bir etk-: oldu. Önünde bir mercek olan bir karanlık odayı betimleyen X; polili Giambattista, karanlık odadaki ekran üzerine düşen göri’ tülerin dönmüş ve ters olduklarını fark ederek, bu düzeneği gezle karşılaştırmıştı. Bundan birkaç yıl önce Leonardo da Vinci t-. görüntünün ters olduğunu fark etmiş, ama buluşunu açıklan:; mıştı. Çünkü Leonardo, yalnızca aracısız, doğrudan görmer„: dünyanın gerçek bilgisine ulaştırabileceğine inanıyordu.

Ancak, devrim bilginler dünyasının dışında hazırlanmaktay;. İtalyan optikçiler 1590’da bir dürbün yaptılar, derken beş on yıl ser.-ra Hollanda’da da bir dürbün yapıldı, Galileo 1609’da Venedik t; bunun daha geliştirilmişini yaptı. 1610 yılının ocak ayında Gakle: bu gök dürbünü sayesinde, çıplak gözle görülmesi olanaksız olag: nüstü gözlemler yaptı ve bunların sonucunda yeni buluşlara ulaşı Ancak, acaba gözlemin yapıldığı bu saydam ortam gerçekliği gösteriyordu, yoksa optik yanılsamalar mı söz konusuydu? Kepi;’ de, Güneş ve Ay tutulmaları sırasında, Güneş’in ve Ay’ın çapını, r.‘ karanlık oda yardımıyla ölçmeye çalışırken birkaç yıl geleneksel g: rüşlerin etkisinde kalmıştı. XVII. yy’m başında tüm bilim adarnlîr optikle ilgili sıkıntılan biliyorlardı, ancak bu alandaki çözümler ç: • önemli kavramsal değişiklikler gerektirdiği için bu sorunların üstesinden gelemiyorlardı. Bu hareketi başlatan Kepler oldu.

Eğer ışık kendiliğinden var oluyorsa, onun doğası neydi? Bundar başka, görmenin birincil niteliği olan nesnelerin renkleri, nesner_” kendisine mi, yoksa ışığa mı aitti? Işığın doğası ve renklerin köken XVII. yy’da İncelenmekte olan iki temel optik problemiydi. W::= lo’nun fikirlerinin bir yorumu ve tamamlanması biçiminde sunulır «Witelo’ya Paralipomena», (Ad Vitellionem Paralipomena, 1604) ec-kitabında Kepler, Della Porta ve İbnül Heysem’den saygıyla s,; eder. Bir sürekliliğin içinde yer almak konusundaki açık yönelime-, karşın Kepler, ışık felsefesine olan yaklaşımında olduğu gibi gönr.: biliminde de derin bir kopuşun varlığının bilincindeydi: gerçekten göz, kesin olarak optik bir araç olarak anlaşılmaya başlamıştı. Be; lece ışık ilk kez gerçek bir inceleme nesnesi oluyordu.

Kepler’e göre, kaynağından çıkan ışık bir akı gibi her yöne yayılıyor ve ışın denen doğru çizgiler boyunca sonsuza dek iler.. yordu. Işın, ışığın kendisi değil, onun yayılma doğrultusuydu, 2.: kaynak noktasından yayılan ışık, maddesel olmayan bir yüzey;; sonsuz bir hızla yol alıyordu.
Sabun kabarcıkları. Newton, ünlü halkalar deneyi ile baloncuklardaki renk değişimlerini incelemişti; bu deneyler sayesinde sabun baloncukiannın kalınlığım renkleri cinsinden hesaplama olanağı bulacaktı.
Christiaan Huygens «Işık Üzerine

lnceleme»(Traite de la Lumiöre) adlı eserini 1678’deyazd\.
İÇİNDEKİLER

ILKÇAĞ’DA IŞIK IŞIK BİLİMİNİN DOĞUŞU IŞIK: MADDE Mi, HAREKET Mİ? ANSİKLOPEDİ ÇAĞINDA IŞIK

:CX. YY’IN BAŞINDA IŞIK BİLİMİNDE BUNALIM VE DALGA KURAMI XIX. YY’DA IŞIĞIN HIZI ‘.•ZERİNE ÇALIŞMALAR ELEKTROMANYETİK DALGADIR IŞIK: DALGA MI, PARÇACIK MI?

\~_an kavramı üzerine kurulu ışığın fiziksel kuramı, kesin

• i’Lksel ilkelere ve yasalara bağlı olarak geometrik optiği

k ve bir görme bilgisi gerektirmeyecekti. Bir diğer yeni ‘ _=a. gözden bağımsız olarak oluşturulan görüntü kavra-:lrima olayı için, saydam ortamın rolü ve niteliği de he-;:_:yordu. ,

.iz. yaptığı astronomi buluşlarının sonrasında gök dür–_r- verdiği görüntülerin oluşumunu açıkladı; daha sonra is bu gözlemleri geometrik olarak doğrulayacaktı.

IK:

\DDE Mİ, HAREKET Mİ?

-‘jrbünü kullanımının yaygınlaştığı dönemde mikroskop-

• -sya çıkmaya başlamıştı. Bu araçların bulunmasıyla zen-.r- araştırma alanı coşku uyandırmaktaydı. Kendisini Kep-

ardılı olarak kabul eden Descartes, 1637’de şunları yazı-V.k. harekete doğru bir eğilimdir, cisimlerin gözeneklerini i- mce ortamın parçacıklar ya da tanecikler üzerinde anın-:_lîdığı bir basınçtır.» Işığın bu hareketi mekanik hareket ya-,î -jymalıydı. Descartes, önerdiği mekanik modelle yansıma-olanağı buluyor ve ışığın kırılması sırasında ince mad-= ^daki hareketinin, daha zayıf bir ortam olan havaya göre r engellenmiş olması gerektiğini öneriyordu; bu hareket ışı-_ ,:Qrdu. Descartes bu akıl yürütmeyle dostu Willebrord Snell -yen. tarafından bulunmuş kırılma yasasım yeniden keşfet-z.u Snell-Descartes yasası: (sin i / sin r) = sabit olarak yazılır; = ışının yüzeye değme açısı, r ise kırılma açısıdır.

;_n kırılma indisi denen sabit sayı, temas halindeki iki orta-zellığidir ve ancak deneyle belirlenebilir. Descartes’ın sav-saba katılırsa, bu oran, kırılma olayının ortamlardaki hare-zlanyla ters oranlı olarak değerlendirilmesi gerekir.

:ak Descartes’ın çağdaşı bilim adamları burada bir çelişki derhal farkına vardılar: bir yandan ışık, anında etkime Siyle basınca benziyordu, öte yandan havada yol alan bir tüm diğer yarı saydam ortamlara göre daha yavaş hare-Lvordu. Bununla birlikte, Descartes’ın kuramı seçkin bir :e belli bir başarı kazanmıştı. Yetenekli geometrici Pierre de Descartes’m önermelerini tartışıyordu. Fermat’ya göre : kısa zaman aralığında, yine en kısa yolu katetmeliydi ve : ortamda hareketi yavaşlamalıydı. Hesaplamaları sonucun-aynı sinüs yasasına ulaştı, ancak bu kez kırılma hızlarla jıydı. Böylece kırılma olayı kurtarılmış oldu ama onun yo-:.\a ilgili tartışma sürdü.

ğın yayılma hızı

■? ‘te, astronomi veri tablolarıyla karşılaştırıldığında, Jüpi-uydularının tutulmalarında bazı gecikmelerin gözlemlen-Olaus Römer’i ışığın yayılma hızının çok büyük ama sonlu unu önermeye yöneltti. Bu buluş Christiaan Huygens’in mi «hareketli ışık» yönünde yapmasına neden oldu. Hollan-ijm adamına göre ışıklı cisimler, ışık titreşimleri yaratan iteletiyordu; bunlar birbirlerinden bağımsız ve ardışıktı, ha-sesi ilettiği gibi «esir»de ışığı iletiyordu, îcartes gibi, Huygens de mekanik bir benzeşime başvuru-. Işığın yalnızca yayıldığı doğrultudaki duyumsanır etkisini yabilmek için dalga fikrini ortaya attı. Ortamdaki ışıklı tit-:yi alan her tanecik, bir dalgacık yayarak ikinci bir kaynak : geliyordu. Ayrıca, başlangıçtaki aynı dalga yüzeyinin ulaş-.31 noktalar, bu dalgacıkları aynı anda yayıyorlardı. Bunların
ortak teğeti, yayılma doğrultusuna dik olan dalganın yüzeyiydi.

Bu niteliksel yaklaşım, doğru üzerinde yayılmayı, yansımayı ve yalın kırılmayı açıklama olanağı veriyordu Huygens’e. Sinüs yasasına yeniden dönen Huygens, Fermat gibi, dalgaların hızına doğrudan bağlı bir kırılma sabiti göz önüne aldı; böylece ışığı kıran bir ortamda dalgalar, havada olduğundan daha yavaş hareket ediyordu.

Yeni gözlemler

Peder Grimaldi 1665’te yayımlanan bir kitabında ışığın, engellerin dış hatlarında veya bir deliğin çevresinde bir değişime uğradığını fark ettiğini yazmıştı. Bir ekran üzerinde gölge bölgesi ile ışık bölgesi arasında almaşık olarak parlak ve soluk bir dizi ayrım çizgisi ya da saçaklar bulunuyordu; ayrıca parlak sınırlarda ise ton değişmeleri, renk ayrışmaları oluyordu. Grimaldi bu olaya ışığın kırınımı adını verdi; kırınım, engelin boyutu ile ışık demeti aynı düzeyde olduğunda ortaya çıkıyordu.

1669’da bir diğer olay bilim adamlarım şaşırttı. Peder Bartholi-nus, İzlanda’dan renksiz bir kristal getirmişti; bu kristalin özelliği, içinden geçen ışığı ikiye ayırmasıydı. Işınlardan biri Snell-Descartes yasasına uygun olarak kırılıyordu, buna olağan ışın deniyordu; diğeri ise bu yasaya uymuyordu, buna da olağandışı ışın adı verildi. Huygens bu olayı kristalin içinde yayılan bir eliptik dalganın varlığıyla açıkladı.

İngiltere’de Robert Hooke, mikroskopla yaptığı deneyler sırasında, ince bir tabakanın üzerine basınç uygulandığında görme alanının içinde renkli şeriderin belirdiğini fark etti. Son derece nitelikli olan bu gözlemler Hooke’u hareketli ışık kuramına yöneltti. Hızla yayılan bir ışık dalgası, ilerlediği doğrultuya dikaçı yaparak hareket ediyordu. Böylece yansıma olayı uygun bir biçimde açıklanmış oluyordu, ancak renklerin açıklanmasında Hooke geleneksel fikirlere başvurmaktaydı ve renklerin ortaya çıkışım ön dalgalardaki değişimlerle izah ediyordu.

Huygens ise, renk sorununun üzerine hiç gitmemişti; onun renk olayı ışıkta meydana gelen değişimlerdi. Nevvton’un deneysel yaklaşımını tümüyle kabul etmesine ve deneylerinin sonuçlarım onaylamasına karşın, yorumlar konusunda Newton’la aym kamda değildi. Hooke’un yaklaşımı ise Newton’unkine benziyordu. Karşı görüşte olanların ortadan kaybolmasından sonra Newton, 1704’te «Optik» kitabım nihayet yayımladı; bu çalışmasının temelleri 1666 ile 1668’de atılmıştı.

Newton, astronomi gözlemleri sırasında görüntülerde meydana gelen renk ayrışmaları sorununa bir çözüm arıyordu; ışığın bu şekilde gökkuşağı renklerine ayrışması kesin açısal uzaklık ölçümleri yapılmasına engel oluyordu. Bu olumsuzlukları en aza indirmek için gökcisimlerine tam olarak odaklanılıyor ve küçük açıklıklı diyaframlar kullanılıyordu. Bir matematikçi olarak Descartes da bu soruna eğilmiş, ancak sonuç alamamıştı. Camları ideal bir eğriye sahip olacak biçimde traşlamak olanaksız görünüyordu. Newton sorunu temelden ele aldı; ilk önce renklerin doğasını anlamaya çalıştı. Bazı başlangıç varsayımları öne sürdükten soma birçok deney gerçekleştirdi; bunların sonucunda da «renk verici» ışınların, Güneş’ten veya ışıklı cisimlerden gelen beyaz ışığın içinde olduğunu öne sürdü. Nevvton, beyaz ışığı renklerine ayırmak için prizmadan yararlandı; prizmaya giren ışık, çıkarken farklı biçimlerde kınlıyor ama hep aym sırayı izliyordu. Her renk özgül bir kırılma indisine tekabül ediyordu (örneğin mavi renk, kırmızıdan daha çok kırılıyordu). Her yalın renk ya da her tekrenkli ışık, daha soma ikinci bir prizmayla kırıldığında başka bir renge aynşmıyordu. Beyaz ışığın, farklı renklerin bir karışımı olduğu yorumunu doğrulamak için Newton birinci prizmanın tayfı üzerinde deneyi tekrarladı: yakınsak bir mercek sayesinde ayrışmış renkler tekrar beyaz ışık haline geldi. Nevvton, ayrışmadan sonra ince tabakaların verdiği renkleri inceledi, daha sonra da «eğilme» adım verdiği «kırınım» olgusuyla ilgilendi.

Nevvton, prizmayla gerçekleştirdiği sağlam deneysel çalışmalarla ve gözlemlenen olgulan matematiksel olarak ifade ederek, geleneksel ışık kuramının yetersizliğini göstermiş oldu ve daha açıklayıcı yeni bir kuram önerdi. 1669’dan itibaren bu alandaki fikirleri ilkin büyük bir hızla Cambridge’e, 1672’den itibaren de tüm bilimsel topluluklara yayıldı. Bu deneysel çalışmalar genelde büyük saygıyla karşılanıyor, ama bu sonuçların yorumlarında Hooke ve Huy-gens’te olduğu gibi karşı görüşler de ortaya çıkıyordu.

Nevvton için ışıklı cisimler, uzayda tüm yönlerde büyük bir hızla doğrusal ışınlar halinde hareket eden ışık parçacıklan yayıyordu.Ya-lın denilen renk verici ışık parçacıklannın tümü beyazışıkta mevcuttu, ışığa beyaz olduğu izlenimi veren bunlardı. Prizma sayesinde bu parçacıklar ayrılabiliyordu. Bu durumda, ortaya başka bir soru çıkıyordu: acaba renk verici ışınlar beyaz ışığın içinde gerçekten mevcut muydu, yoksa bunları fiilen açığa çıkaran prizma mıydı?
Çok renkli saçaklar. Bu ışık girişimleri kırınım olayından kaynaklanmaktadır.
Kınlma olayı basit bir deneyle görülebilir: suya daldın İmiş bir kaşık, su ile havanın temas yüzeyinde kınlmış gibi görünmektedir.
Beyaz ışık, prizma tarafından bir dizi tek renkli ışık ışınına aynlır.

Yansıma, kalsit kristalleri üzerinde Etlenne Malus tarafından incelendi.
Augustin Fresnel, ışığın dalga kuramının taraftarlanndandı, kınnım üzerine çalışmaları nedeniyle 1819’da Fransız Bilimler Akademisi tarafından ödüllendirildi.
Isaac Nevıton.

Evrensel çekim yasasının kurucusu Newton, 704’te yayımlanan «Optik» (Opticks) adlı kitabında renk olaylannı (prizma, gökkuşağı, ince tabakalardan geçen renklenmiş halkalar) matematikselleştirdi.
ANSİKLOPEDİ ÇAĞINDA IŞIK

Newton’un kuramı ancak XVIII. yy’ın ortalarında Leonhard Euler tarafından sorgulandı, isviçreli bilim adamı üstü kapalı bir biçimde ışığın parçacık yapısında olduğu görüşünü eleştiriyordu. Güneş’in bu kadar çok parçacık kaybetmesi Euler’e olanaksız görünüyordu; uzay ışık parçacıklarıyla dolu olmalıydı. Bu parçacıklann göze çarpmaları gibi, kendi aralarında da çarpışmalanndan kayda değer hiçbir olayın çıkmaması olanaksızdı; oysa ortada gözlemlenen hiçbir şey yoktu. Aynca, ışıklı parçacıkların bir doğru üzerinde ya-yılmalan sırasında karşılaştıkları katı saydam cisimlerin gözeneklerinde, onları kırabilecek bir hat izlenmesi gerekirdi. Euler, tüm bu sorunların «madde-ışık» hipotezinin pek güven verici olmadığını gösterdiğini düşünüyordu. Demek ki ışık, uzayı dolduran esirde meydana gelen bir değişmenin periyodik titreşimlerle yayılması sonucu ortaya çıkmalıydı. Titreşme frekansı çok yüksek olmalıydı. Farklı müzik notalarında olduğu gibi, ışıklar da kendilerine özgü frekanslarla nitelenmelıydiler. Yalın seslerin birleşimlerinde olduğu gibi, birçok yalın rengin birleşimi de ortalama frekansa sahip bir renk verecekti. Dolayısıyla Euler, bir «renkler müziği»nden söz edecekti.

Büyük üne sahip bir matematikçi olan Euler, merceklerdeki renk-seme sorununa kuramsal bir çözüm arıyordu. Nevvton için ışığın aynlması (ya da ışın demetinin yaptığı geniş açı) ve kmlma birbirleriyle orantılı görünüyordu, bu da renksemeyen objektiflerin yapılabilmesini engelliyordu. Ancak Euler bir çözümün olduğunu düşünüyordu ve Newton yasasının aslında doğrulanmamış olduğunu gösterecekti: göz renksemez, kmlma indisleri farklı maddelerden oluşuyordu; bu konuda yaptığı hesaplamaların sonuçlarını 1753’te duyurdu. Bir İngiliz optikçi olan John Dollond, 1757’de crown camından (saydam ve ışığı az ayrıştıran) bir mercekle, flint camından (kurşun bazlı cam, ışığı ayıran ve kıran) bir merceği bir araya getirerek ilk renksemez merceği gerçekleştirdi. «Nevvton’un yanlışı» düzeltilmiş oluyordu. Yansımalı araçlardan çok daha etkin olan renksemeyen araçların kullanılması astronomide çok yararlı oldu.

Euler’in parçacıkların yayılma kuramının sakıncalarını ortaya çıkarmasına bir tepki gelmedi. Nevvton kuramı ortaya atıldığı günden beri hiç gelişme kaydetmemişti; dolayısıyla Euler’in buluşu ve Dollond’un icadı donmuş bir kurama yönelmiş oluyordu. İnanmış bir Newton taraftarı olan Ruggero Giuseppe Boscovich, 1748’de Newton kuramım yenilemeye çalıştı, ama başarılı olamadı. Yüzyıl boyunca, matematiksel analiz sayesinde optik araçların matematikselleştirilmesi, yayılma kuramından bağımsız olarak gelişmişti. Nevvton optik incelemeleri sırasında, ışığın şiddetinin ölçülmesiyle ilgilenmemişti. Bu eksiklik Pierre Bouguer tarafından dolduruldu. 1729’da yayımlanan «Işığın Derecelendirilmesi Üzerine Deneme» (Essai sur la gradation de la lumiere) fotometrinin doğuşuna işaret ediyordu. Jean Henri Lambert, 1758’de bu yeni bilim dalını, ışığın doğasıyla ilgili her türlü varsayımdan bağımsız olarak kesin bir biçimde matematikselleştirdi.

Yüzyılın sonunda, Alexis Marie de Rochon tarafından 1777’de i-cat edilmiş prizmatik mikrometrenin kullanımıyla çiftkırılma olayının, küçük açılann ölçülmesinde çok yararlı uygulamalan oldu.
XIX. YY’IN BAŞINDA IŞIK BİLİMİNDE BUNALIM

XIX. yy’ın başında optik, iki olayın tartışmayı yeniden caj dırması sonrasında kuramsal bir açmazın içinde bulunuyorc

İngiltere’de, parlak bir zekâya sahip ve meraklı bir kişi olan mas Young, Newton’un sabun köpükleri renkleri ve renkli hal deneylerini inceledi. Ayrıca Young’ın girişim adım verdiği oİ£ daki periyodiklik, onu, sesin borulardaki davranışıyla bertz kurarak, ışığın dalga yapısına sahip olduğunu önermeye yom

Eğer iki ışık dalgası birbirine teksayı çarpanla yanm dalga aykırı düşerek girişim yaparlarsa karanlık bir halka meydan* yordu. İki dalganın ilerleme farkı bir dalga boyunun çarpar dalgalar birbirine ekleniyor ve parlak bir halka görüntüsü ve. du. Young bu buluşunu 1802’de yayımladı ama genel bir ka) lıkla karşılaştı. Ancak çalışmalarına devam etti. Dalga kuramı taya koyabilmek için kınnım olayını açıklamak gerekiyordı çük bir delikten geçen bir ışık demeti yolu üstündeki dar bir lin yansıyan gölgesinin etrafında bazı saçaklar oluşturup Nevvton için bu saçaklann varlığı, engel oluşturan malzeı ışın kırıcı kuvvetinin etkisiyle ışıkta meydana gelen eğilme) teriyordu; bu engeli aştıktan sonra ışığın yoluna doğrusal < devam edeceğini söylüyordu Nevvton. Young, engelin bir; dan geçen ışığı yalıttı ve diğer yanı örttü: bu durumda tüm ların gözden kaybolduğunu hayretle gördü. Bundan şu som kardı; tıpkı renkli halkalarda olduğu gibi, saçaklar, iki kenard len ve ekran üzerinde girişim yapan iki dalga arasındaki ile farkından kaynaklanmaktadır. Bu fikirleri desteklemek içir dan sonra sürekli adını taşıyacak olan ünlü yarıklar deneyi’ni ladı. Aym kaynaktan çıkarak birbirine yakın ve paralel iki c rıktan geçen iki ışın demeti kırınıma uğrar. Young, ekrana yan saçakların, yarıklarla aym boyda ve paralel olduğunu, a olarak parlak ve karanlık bir sıra izleyerek kırınıma uğra; ışın demetinin üst üste çakıştığı bölgede, ekran üzerinde ye: larını gözlemledi. Young daha sonra girişim olayıyla ilgili < ler yaptı ve sonuçları ışık ışınlarının katettikleri uzaklıkları! na bağladı: böylece renkli ışığın dalga boylarım elde etti;

0,4 pm (mavi) ile 0,7 pm (kırmızı) arasında yer alıyordu.

Bununla birlikte Young’ın kuramı, Etienne Louis Malus i dan bulunan yeni bir olayı, ışığın kutuplanması olayım aç mıyordu. Malus, 1807’de pencere camından yansıyan güm m çift kırılmalı bir kristalden geçirdiğinde, kristalin yönelirr re bazen olağan görüntü, bazen de olağandışı görüntü elde ğini gözlemledi. Daha soma kristalin yerine bir ayna koyd yansıyan ışını iki kez gözlemledi ve aynamn belirli bir kor da ışının ortadan kaybolduğunu gördü. Böylece ışığın geld lemler paralel olduğunda, bir ışın yansıdığı gözleniyor, bu c ler birbirine dik olduğunda da, yansıyan ışın ortadan kayb du. Bu ikisinin arasında ışının ışık şiddeti sürekli azalıyorc

Malus, Huygens tarafından da incelenmiş bu olayı ; ele aldı, ama açıklamasını yayılma kuramı içinde yaptı. C ışık, aynı mıknatıslarda olduğu gibi, kutupları olan ışıklı mo den oluşuyordu. Bu moleküller doğal ışıkta her yöne yayı ama bu parçacıklar bir yüzeyle çarpışma esnasındaki yönel göre çekici kuvvetlerin ya da itici kuvvetlerin etkisinde kal; lardı. Bu kuvvetler yansıma esnasında parçacıklan yönlend ve yansıyan demet yalmzca aym yönde düzenlenmiş par içeriyordu: bunlar yansıma durumunda kutuplanıyorlardı.

Genel olarak söylenirse, ışık molekülleri çift kırılmalı talde farklı kutuplanmış iki öbeğe ayrılıyordu. Molekül] lendiren birinci aynaya kutuplayıcı veya polarizör ikinci ay çözümleyici veya analizör adı verildi.

. — ezellikle kristalografide (bu dönemde büyük bir atı-r.rçak deneysel uygulamaya olanak verdi. Birçok ye-.i~: kutuplayıcı aygıdar, çözümleyiciler ve polarimet-: “ste Biot’nun ışık moleküllerinin doğası üzerine yeni : rsva atmasını sağlayan başka kutuplanma olaylan bu-olayı birçok bilim adamım periyodik salınım ya-i :.k!annın varlığım varsaymaya yöneltti; bunlar bir yü-~_is çekici ve itici kutuplara ayrılarak ışığın iletilmesine —.îsma neden oluyorlardı. Yayılma kuramının temeli _• _ ışık modelinin açıklayıcı gücü kendine sağlam bir y-:::k bilim adamı bu yaklaşımı büyük bir olasılıkla doğ-

ÎNEL VE DALGA KURAMI

; „ramı ile geometrik optiğin temel ilkeleri uyuşuyor-; rırlikte kırınım olayında olduğu gibi daha alt ölçek-;-k optik yanıltıcı oluyordu ve yayılma kuramı artık .-iliyordu. Son bulunan yeni olgular bu kuramın ke–izcl’. edilmesine olanak bırakmıyordu. Kutuplanma ; .-carmaşık da olsa parçacık kuramıyla uyumlu olarak . “du, ancak girişim olayları kesinlikle bu çerçevede : r_gcek olaylar değildi.

stin Fresnel’in çalışmalan

_314’ten beri bayındırlık bakanlığındaki mühendislik ‘ arta kalan boş zamanda optik üzerinde çalışıyordu.

crâk hakkmdaki savları Fresnel’e pek ikna edici gel-_ “Iştematiksel analiz alanında aldığı sağlam eğitim ve ..x,îan hakkmdaki derin bilgisi, Fresnel’i Huygens’in isj. yeniden ele almaya yöneltti. Fresnel ilkin, uzayı : ;-iurduğu varsayılan esir parçacıklarının titreşimle ha-;,r_ öne sürdü. Bu titreşimler bütünü, çok kısa zaman-r_r hızla yayılan ışık dalgalarını oluşturuyordu.

: ;£ga olarak engellerin çevresini dolaşmak durumunday-zjyı ise bu varsayımın doğrulanma koşullanm sağlıyor-; rıraz da talihin yardımıyla, ama daha çok titiz çalışması “emli sonuçlara ulaştı. Üzerine çok ince bir ışık demeti ;rç telinin gölgesini gözlemledi. Böylece mercekteki sa-^smleyerek, kırınım alanını nokta nokta inşa etti. Engelin .- o ışık saçaklan, hiperbollerin üzerinde almaşık olarak ay-

■ oranlık biçimde yer alıyordu. Fresnel, 1815’in başında in–.r.r. ilk sonuçlarını Fransız Bilimler Akademisi’ne gönder-

– François Arago’yu çok etkileyecek ve genç Fresnel’e idamlarının bu konudaki araştırmalannı okumasını öğüt-Ar.cak Fresnel ne İngilizce, ne de Latince biliyordu; çalış-xer.dı başınaydı. İkinci incelemesinde, kırınım yapan sa-£-.ranm kenannda meydana gelen ikincil dalgalar aynı faza yani ekranın bir noktasında aynı titreşim durumuna —.de. bir araya toplanan etkileriyle parlak bir saçak görünü-rrdu. Karşıt durumda ise, yani dalgalar birbirleri üzerine birbirlerini yok ediyorlar ve ekranda karanlık meyda-::-j. Fresnel, Young’m ulaştığı sonuçlan bilmeden, kendi ça-onu doğrulamıştı.

1316’da bundan böyle Fresnel aynaları adı verilecek bir dü-ı~dü. Karşı karşıya konan ve birbirleriyle çok küçük bir a-:=~ iki düz ayna sayesinde Fresnel, ayru ışık kaynağından —s:yan iki ışın demetinin karışımıyla elde edilen girişımle-kınnım olayından annmış olduğunu gözlemledi. Bu o-

* rarçacık kuramı çerçevesinde açıklanabilir değildi. Aynca, £s iki ışın demetinin aym kaynaktan gelmesi zorunluydu; ur. ancak bu durumda kendi aralannda uyumlu oluyordu. Fresnel, kırınım olayının çok şık, yalın ve son derece
/ ■
verimli bir matematiksel kanıtını Fransız Bilimler Akademisi üyelerine ayrıntılı bir incelemeyle sundu. Işığın yayılma kuramının bir yandaşı olan Simeon Deniş Poisson, Fresnel’in hesaplamalarını inceleyerek, bu varsayımlar sonucunda küçük küresel bir cismin gölgesinin merkezinde ışıklı bir noktanın görülmesi gerektiği sonucuna vardı. Yapılan deney sonucunda bu varsayımın gerçekleştiği doğrulandı. Fresnel, bu çalışmasıyla 1819’da Fransız Bilimler Akademisi’nin ödülünü kazandı.

Enlemesine titreşim

Huygens’in Euler’in ve Young’ın titreşimler kuramı, sesinkine benzer biçimde boylamasına titreşim öneriyordu; yani başka yöne giden titreşimler yoktu. Bu tip boylamasına titreşimlere tümüyle skaler (vektörel olmayan) nicelikler eşlenebiliyordu. Fresnel önceleri ışıktaki titreşimin esirde meydana gelen bir dizi basınç ve genleşmenin sonucu olduğunu düşünüyordu. Kutuplanma olayındaki dalgaların herhangi bir yönü hesaba katıldığında bu varsayım yetersiz kalıyordu. Fresnel, 1821’de bir ışık dalgasımn ancak kendi doğrultusuna dik bir düzlemde titreşebilmesinin olanaklı olabileceğini fark etti: bu, periyodik salınım yapan bir telin durumuna benziyordu. Bu enlemesine titreşim bir vektörle modelleştirilebilirdi: o zamandan beri buna Fresnel vektörü denir. Böylece kutuplanma olayı derhal açıklanmış oldu. Doğal ışıkta, dalgamn düzlemindeki titreşim olayı tutarlı bir görüş değildi; ayna üzerindeki yansımada yalnızca ışığın gelme düzlemine dik olan titreşimler aktanlıyor ve bunlar doğrusal bir kutuplanma dalgası oluşturuyorlardı. Bu yansıyan ışın demetinin yolu üzerine yerleştirilen ikinci bir ayna, bu olayı açıkça ortaya koyarak çözümleyici rolü oynuyordu. İlk aynaya göre herhangi bir açı yapan bu ışın demeti, ancak demetin bileşeni yansıma düzlemiyle dik açı yaparsa yansıma olabiliyordu. îlk aynayla ya da kutuplayıcı ile kesiştiğinde ışın görünmez oluyordu.

Matematiksel yaklaşımın bu konuda son derece yararlı olduğu ortaya çıktı. Titreşen yayların dalgaboyu fonksiyonu kullanılarak, titreşim temsil edilebilirdi: s0 = a sin (2jıft) fonksiyonu titreşim kaynağı için, s = a sin (2kft – Kx) fonksiyonu da, kaynaktan x uzaklığında ve titreşimin ulaştığı nokta için kullanılmaya başladı (burada a dalganın genliğini; f frekansını; t de zamanı belirtir).

Bu temsil biçimi, Huygens’in ikincil dalgalar ilkesine göre doğrusal yayılımı açıklama olanağı veriyordu. Işığın doğrusal yayılımı ya da ışının doğrultusu, dalga yayılımının doğrultusuna tekabül ediyordu. Bu fonksiyonlar yansımayı da açıklıyordu. Aynca, </v oranını mudak kırılma indisi olarak ifade ederek kırılmayı açıklıyordu; bu oranda c boşluktaki ışık hızını, v ışığın geçtiği ortamdaki hızım gösterir. Belirli bir yönde enlemesine titreşim sonucu oluşan kırınım ve girişimler de bu fonksiyonlarla açıklanıyordu. Çift kırılma durumunda ise, olağan ve olağandışı titreşimler, bir dikaçı yaparak kutuplanıyordu ve kınlmalan kristalin düzlemlerine bağlıydı.

Geriye ışık şiddetini açıklamak kalıyordu. Fresnel, ışık şiddetinin formülde x uzaklığıyla belirlenen noktadan alman dalganın genliğinin karesiyle orantılı olduğunu ortaya koydu. Fresnel’in si-nüsoidal fonksiyonu, farklı fotometrik büyüklükleri kolaylıkla tanımlayabilmektedir.
Yoang’ın saçak deneyleri.

İki ışık demeti (burada tek renkli ışıktan elde edilmiştir) önce birbirinden uzaklaşır, sonra birbirine kavuşur (yani, ortak bir bölgeye sahiptirler); böylece almaşık olarak aydınlık ve karanlık saçaklann ortaya çıktığı görülür: yani ışığa eklenen ışık karanlık bölgeler yaratabilir.
Işığın polarması. Bu olay kayacın veya bir kristalin kristal yapısını ortaya çıkanr (yanda ince bir potas çökeli görülüyor).

Doğrusal kınnım. Tek renkli bir ışıkla aydınlatılmış biryank, ana ışık çizgisi çevresindeki saçaklann oluşumunu ortaya çıkanr.
IŞIK HIZI ÖLÇÜMÜNÜN TARİHİ

(km/s)
1849 Poucault 298 000
1849 Fizeau 315 300
1862 Foucault 298 000
1874 Cornu 298 000
1876 Comu 300 400
1879 Michelson 299 910
1879 Curno 300 000
1880- Nevvcomb 299 860
1882
1880 Michelson 299 940
1882 Young ve Forbes 301 400
1885 Michelson 299 853
1885 Newcomb 299 860
1885 Nevvcomb 299 850
1900 Comu 300130 (±270)
1902 Perrotin 299 880
1902 Michelson 299 890 (+ 60)

Daha yakınlarda yapılan hesaplamalara göre ışığın hızı saniyede 299 792 458 km’dir. Bu veri, metre biriminin yeniden tanımlanmasını gerektirdi; buna göre bir metre, ışığın boşlukta 1/299 792 458 saniyede kat ettiği yoldur.
Fırtınalı bir gökyüzünden süzülen güneş ışığı. Bulutlar güneş ışınlarını yansıtır ve ancak bir kısmının ormana düşmesine imkân verir.
XIX. YY’DA IŞIĞIN HIZI ÜZERİNE ÇALIŞMALAR
Işığın doğası üzerine yapılan tartışmalar, ışık hızının belirlenmesi için yapılan deneyleri de kamçıladı, iki sorunun çözülmesi gerekiyordu: bir yandan ışığın uzaydaki mutlak hızını çok kesin bir biçimde belirlemek, öte yandan da ışığın saydam ortamlardaki yayılma hızlarının oranım ölçmek. Bu ikinci belirleme, önerilen ışık modellerinden birini seçme olanağı verecekti.

James Bradley 1727’de, Dünya’mn Güneş etrafındaki yıllık dolanımı sırasında, gökyüzünün derinliklerindeki bir yıldızın görünürdeki hareketlerini gözlemleyerek yıldız ıraklık açışım ortaya koyduğunu sandı. Ancak bu yıllık sapmamn, Dünya’mn yörüngesindeki hızı ile ışık hızının bir araya gelmesinden kaynaklanan optik bir olay olduğunu buldu. Bu deney yalmzca Dünya’mn hareket etmekte olduğunu gösteriyordu.

1809’dan itibaren bu alandaki deneysel çalışmalar yeniden başladı. O dönemde, ışık hızının mutlak değerinin doğrudan astronomi yöntemleriyle belirlenmesi birçok deneye konu oluyordu. Yayılma kuramının yandaşlarından biri olan Arago şu açıklamayı yapmıştı: eğer farklı büyüklüklere sahip yıldızlardan gelen renkli ışık ışınları uzayda farklı hızlarla yayılıyorsa, bu ışınlardan her birinin farklı bir yıldız sapması vermesi gerekirdi; prizmanın verdiği görüntünün deforme olması gerekirdi. Oysa yapılan tüm gözlemler bu önermeyi çürütüyordu. Demek ki tüm ışınlar, uzayda aym hızla yol alıyordu.

Dalga kuramının açıklayıcı gücüne ikna olan Arago, daha sonra ışığın uzaydaki mutlak hızım belirlemek için çeşitli deneyler önerdi. Ancak ilk kez Hippolyte Fizeau, 1849’da ışığın mutlak hızım ölçmek için Dünya üzerinde uygulanacak doğrudan bir yöntem önerdi. Suresnes ile Montmartre arasında (8 km) gönderilen bir ışın demetinin yolu üzerine dönen bir dişli çark yerleştirdi. Gelen ışığın alınmasında, bilinen frekanslarda bir dizi parıldama gözlemledi. Bu kinematik ölçümlerden ışığın havadaki hızım hesap etti. Fizeau ışık hızı c için 315 300 km/sn değerim elde etmişti.

ikinci sorun Leon Foucault tarafından 1850’de çözüldü. Ara-go’nun bir deney fikrine dayanarak (1839), VVheatstone’un (1837) dönen aynasım kullandı. Bir dürbünün objektifine takılan bu ayna, sabit bir cismin hareketli görüntüsünü veriyordu, bu görüntü yeniden sabit bir içbükey aynaya yansıyor ve hareketsiz aynamn verdiğinden bir a açısı kadar sapmış bir son görüntü veriyordu. Birkaç metrelik bir uzaklıkla elde edilen bu sapmamn açısı çok küçük bile olsa birkaç dakikalık bir açı düzeyindeydi: bu sonuç da doğrudan c’nin değerinin belirlenmesini olanaklı kılıyordu.

Eğer havada sabit bir görüntü veren bir sistem ile bir su sütununu geçen sabit görüntülü bir sistemi üst üste koyarsak, iki görüntü arasındaki sapmamn, ışığın havadaki ve sudaki hızlarındaki değişme oranında olduğunu görürüz. Foucault şöyle diyordu: «Buradaki sapma dalga kuramım doğrulamak için 3’e 4 oramnda
artmalı ya da yayılma kuramım doğrulamak için 4’e 3 o azalmalıdır.» Deney sonucunda «ışığın havada, suda oldu daha hızlı gittiği» sonucuna vardı. 17 mayıs 1850’de zaf olarak dalga kuramınındı.

Bu deneyde kuramların biri ya da diğerinden gelen hiç tematiksel varsayım kullanılmamıştı; Foucault sadece sa doğrusal hareket kavramım kullanmıştı, sadece kinem; yüklükler devreye girmişti.

Işık hızı diğer bilim adamları tarafından giderek dahi hassaslıkla ölçüldü; bu ölçümlerde yukarıda söz edilen 5 lerden biri ya da astronomi yöntemleri kullanıldı.

Işık hızının ölçülmesi Fresnel’in bir diğer görüşünü de dirdi: hareket halindeki bir cisimde ölçülen ışık hızı, ha durumdaki aym cisimde ölçülenden farklı olmalıydı. Fi olguyu 1851’de doğruladı.

IŞIK BİR ELEKTROMANYETİK DALGADIR

XIX. yy’da elektromanyetikliğin ışığın dalga kuramı zamanda doğduğu görülür. 1819’da Hans Christian mıknatıs iğnesinin bir elektrik akımının etkisiyle saptıj leyerek, manyetiklik ile elektrik arasında bir bağ olduğ du. Andre Marie Ampere ise 1820’de elektrik akımı ile tıslar arasındaki karşılıklı etkinin yasalarını ortaya 1831’de Michael Faraday indükleme olayım keşfetti ve ramını geliştirdi. Faraday’ın gözlem ve sezgilerini ma selleştirme başarısı ise James Clerk Maxwell’e ait ola< koçyalı bilim adamı için elektromanyetik etkiler madde reketle ortaya çıkıyordu, yani uzaktan etki söz konust Bu madde, bildiğimiz olağan madde olabilir veya bir 01 ni esir olabilirdi, ki bu hareketlerin aktarılmasını o sa| 1873’te Maxwell saf matematiksel bir kuram ortaya k< kuramda elektromanyetik olaylar bir dizi denkleme iı yordu (ünlü Maxwell denklemleri). Bu denklemler, elel yetik olaylan elektrik alanı ve manyetik alan kavraml; yanarak özetliyordu. Ortamda meydana gelen bir değ düzensizlik için artık mekanik özellikler değil, elektrik yetik özellikler söz konusuydu. Bu değişmenin özellik) well denklemleriyle verildi. Bu denklemlerdeki bir c s; konusu ortamda bulunan manyetik ve elektriksel güçle da var olan bir bağıntıyı ifade ediyordu. Bu sabit, aym ; uzayda, belirli bir frekanstaki düzlem dalgalarının yayı m da ifade ediyordu. Oysa bu hızın, uzayda var olan bi gasımn hızı olduğu doğrulanmıştı. Dolayısıyla ışık, es: yen elektromanyetik doğaya sahip bir düzensizliğin, nin dışavurumuydu; esirin varlığı ise dalganın aktaı olanak vermek için zorunluydu. Bununla birlikte, Ma eserin doğası hakkında hiçbir şey öne sürmemiş, yalrn sal bir betimlemesini vermekle yetinmişti. Alan kavra sinde ışık, elektrik ve manyetiklik birleşmişti. 1887’de Hertz salınım yapan bir elektrik devresinden yayılar manyetik dalgaları buldu; bu dalgaların dalga boyları, çeğinde Maxwell kuramım doğruluyordu.

Dalgalar fiziğinin bu başarısı karşısında birçok bilim; le tutulmayan ve varsayıma dayalı bir katkı maddesi araştırma işine girişmişti.

1881’de yetkin deneyciliği evrensel bir ün kazanmı: bert Michelson, varsayımsal esirin (esir rüzgârının) yapt Dünya’mn ışık hızına yaptığı etkiyle belirlemek için b: şimde bulundu. Michelson ışığın hızım, Dünya bir yıld şırken ve ondan uzaklaşırken gözleyerek, iki farklı 1;

_ duşünüyordu. Aradaki çok küçük fark (İO^1) dolaysız :-_e gözlenemeyecek denli küçüktü, bu yüzden Michel-. hazırlanmış bir girişim yöntemi kullandı. Ancak de-?^ıda ulaştığı sonuçlar olumsuzdu: Dünya’nın hareketi r:r yer değiştirmeye neden olmuyordu; ışığın hızı her değişmeden kalıyordu, yani gözlemle esire ulaşılama-durumda esir hareketsizmiş gibi görünüyordu.

< Antoon Lorentz’in uzay ve zaman üzerine çalışmaların Albert Einstein, 1905’te özel görelilik kuramım for-Galileo’nun karşılaştırma sistemlerinin değiştirilmesi :3. ışık hızı bir değişmez olarak görünüyordu. Einstein :r cozitivist bir tavırla şu sonuca vardı; madem ki esirin raya koymak olanaksızdır, onu tümden dışlamak ge-:dır. Einstein’ın hareketli cisimlerin elektrodinamiği ku-der. vazgeçmişti; bunun sonucunda ise ışık, artık bir dal-zd:.
.GA MI, PARÇACIK MI?

soğası üzerine eski tartışma yeniden geri geliyordu. Bu r-n ilk öncülleri Max Planck tarafından 1900’de öne sü-~.an bilim adamı, kara cisimlerin düşük frekanslı tayf . asaları (Rayleigh yasası) ile yüksek frekanslı olanlarım asası) bağdaştırmayı başarmıştı; ancak bunu garip bir rahasma yapmıştı: ışıma enerjisi kuvantum paketi deni-rmleri cinsinden ve kesikli olarak aktarılıyordu; bu hv ni-r.amn frekansı v ile orantılıydı. Burada h Planck sabitiy-ğeri 6,55 • İO^34 Jsn. idi.

bu iki olgunun kökten farklı doğalara sahip olması du-.3, süreksiz parçacıklar topluluğundan oluşan madde ile sürekli dalgalardan oluşan ışığın nasıl olup da enerji pahacılığıyla birbirlerine enerji aktarabildiğini sorgulamaya 3u durumda, ışığı da parçacıklardan, enerji kuvantaların-şan süreksiz bir olgu olarak nitelendirmek daha mantıklı •ordu. Einstein böyle düşünmekle, 1887’de Hertz tarafın-_unan fotoelektrik etki bilmecesini de çözmüş oluyordu, tarihte, üzerine kısa dalga boylu bir ışık düşürülen bir meydan negatif elektrik yayıldığını gözlemişti. Bu olgu, lev-:rdatıldığında derhal ortaya çıkıyor, ışığın sönmesiyle de kesiliyordu. Üstelik, belli bir sımr değerin altında kalan ayları için bu olgu meydana geliyor, bu sınır değerin üze-;e gönderilen ışığın şiddeti ne olursa olsun, levha buna yarıyordu. Karşıt durumda ise, eğer çok zayıf bir ışığın fre–jksekse, bu olgu meydana geliyordu, yani küçük dalga bo-r/ordu. Bu fotoelektrik etkinin, ışığın dalga kuramı içinde iması kesinlikle olanaksızdı.

rarçacıkları metal levhanın elektronlarıyla etkileşiyor ve erini onlara terk ederek yok oluyorlardı. Bu durumda elek-onları çekirdeğin çevresinde tutan çekim kuvvetini yene-dardı; onlara aktarılan enerji fazlasının yarattığı kinetik ,1e çekim merkezinden uzaklaşıyorlardı. Einstein’ın savı ilk açık bir kuşkuculukla karşılandı. Bununla birlikte Robert ws Millikan’m 1916’da gerçekleştirdiği deneylerin sonuçla-avı doğruluyordu; ışık kuvantaları 1923’te resmen foton adı-

arada, ışık kuvantumu kavramı, ışığın bir atom tarafından ~_ası ve soğurulması olayımn açıklanmasına da imkân tam-
dı. Bohr, 1913’te hidrojenin Balmer serilerini açıkladı ve kararlı bir atom modeli önerdi. En genel anlamıyla, elektron çekirdek çevresinde bir yörünge üzerinde hareket ediyordu (kararlı yörünge); elektron bu çekirdekten ancak iki yörüngenin enerji düzeyleri arasındaki farka tekabül eden bir hv kuvantum enerjisi soğurarak kurtulabiliyordu. Bu kuvantum enerjisi bir ışık parçacığıydı. 1923’te, çarpışma yasalarım fotonlara uygulayan Compton etkisi, ışığın parçacık doğasım doğrulamış oldu.

İki ışık modelinin birlikte var olması, fizikçiler arasında tutarlılıktan daha fazla karışıklığa neden oldu. Işığın dalga kuramında girişim ve kırınım olayları, gözlemlenen düşük frekanslı ışınımları makroskopik ölçekte açıklıyordu. Ama parçacık modeli de fotoelektrik etkiyi ve Compton etkisi gösteren yüksek frekanslı yayınımların etkisini atom ölçeğinde açıklıyordu. Louis de Broglie, Einstein’ın görelüikçi değerlendirmelerim yeniden ele aldı. Bir parçacıkta, parçacığın enerjisi E ve hareket miktarı p eşleniyordu; bir dalgada ise, dalgamn frekansı v ve dalga boyu A veya dalga boyunun tersi olan dalga sayısı k eşleniyordu. Planck bağıntısı E = hv veriyordu; dolayısıyla simetri gereği y = hk biçiminde yazmanın olanaklı olması gerekiyordu. Broglie’nin bu formülü dalga mekaniğinin temellerim attı. Böylelikle her parçacığa bir dalga eşlenmiş oldu. Broglie özellikle elektronu inceledi ve ona karşılık gelen dalgamn dalga boyu için öngörüde bulundu. Clinton Joseph Davisson ve Lester Halbert Germer, 1925’te bu öngörünün deneysel doğrulanmasını sağladılar: nikel kristallerini bir elektron akışı bombardımamna tutarak, bu elektron demetinde bir kınnım olduğunu gözlemlediler, bu olgu tümüyle dalga özelliğine sahipti; ölçülen dalga boyu ise Fransız bilim adamının tahminine karşılık geliyordu.

Aynı yıllarda Wemer Heisenberg, Erwin Schrödinger ve Paul Dirac birbirleriyle tutarlı elektron kuramları geliştirdiler. Işık ve atomun kaderleri birbirine bağlıydı. Bohr, 1927’de ışığın ne yalnız dalga ne yalnız parçacık olmadığım, ama her ikisi olduğunu ifade etti; bunlar aym olgunun birbirini tamamlayan iki yüzüydü ve bunlardan birinin diğerine üstün gelmesi onu incelerken kullandığımız yaklaşıma bağlıydı.

Eğer bir parçacık, tümüyle lokal etkiler meydana getiren bir fiziksel varlık olarak tanımlanmışsa, ışık, fotoelektrik etkide ya da Compton etkisinde olduğu gibi varlığım lokal olarak ortaya koyan fotonlardan oluşmuş gibi değerlendirilebilir. Sonuç olarak, dalgaya bir olasılık özelliği vermek gerekir. Işık şiddeti, fotonun gözlenebilir bir davramşla kendisini dışavurma olasılığıyla orantılıdır. Böylece girişimler de açıklamış olur: olasılık, parlak saçaklarda yüksek, karanlık saçaklarda ise düşüktür.

Ekran üzerine düşen her fotona bir dalga eşlik eder; bu bir anlamda fotonun olanaklı yerlerini temsil eden bir tür olasılık alanıdır. Bütün bunlar yapılan deneylerle uyum içindedir. Yüksek ışık şiddetiyle kısa bir zaman diliminde elde edilen aydınlık girişimler, düşük ışık şiddetiyle uzun bir zaman diliminde elde edilen aydınlık girişimler aynıdır.

Işığın birbirini tamamlayan parçacık ve dalga yapılarının birleştirilmesinde bir sabit çok önemli bir rol oynar: Planck sabiti h’dit ve değeri, bugün daha kesin olarak 6,62 • 1 (L34 Jsn olarak belirlenmiştir. □
Elektronik tanıtım. Madde, ışık gibi davranır, böylece elektronlar da kınnıma uğrar! (Yukarıda bir alüminyum manganez alaşım görülüyor.)
AYRICA BAKINIZ

– imhsu dalga ve dalga boylan

– EH8 elektron

– KM: enerji

– ESS ışıldama

– H madde ve ışıma

> DyMj Maxwell (James)

■ İMBI Newton (İsaac)

– PSI optik

– KffiS ölçü

• m«,| Planck (Max)

– ıSK spektroskopi
Bu ışık girişimleri Michelson girişim ölçerinde görülür; çok renkli ışıkla oluşan bu hiperbolik saçaklar, cıva buharlı bir lamba sayesinde elde edilmiştir.