Işık Yasaları

Işık Yasaları

ışığın davranış özelliklerini açıklayan ilk yasalardan biri yansıma yasasıdır İS 1 yüzyılda yaşamış olan Eski Yunan bilginlerinden İskenderiyeli Heron, aynadan yansıyan bir ışık ışınının aynayla yaptığı gelme ve yansıma açılarının eşit olduğunu bulmuştu Bundan yüzyıllar sonra Hollandalı fizikçi Willebrord Snell 1621'de ışığın çok önemli bir başka özelliğini saptadı Saydam bir ortamdan başka bir saydam ortama, örneğin havadan cama ya da sudan havaya geçerken ışığın doğrultusu değişiyordu Kırılma denen bu olayın nedeni, ışığın her saydam ortamdaki hızının farklı olmasıdır; örneğin ışığın sudaki hızı havadaki hızından daha azdır (Bu iki olaya ilişkin daha ayrıntılı bilgiyi YANSIMA VE KIRILMA maddesinde bulabilirsiniz)

Doğal olarak cam da ışığı kırar Pencerenin dışındaki bir cisimden gelen ışık bir kez cama girerken, bir kez de camdan çıkarken kırılır Çünkü ilkinde havadan cama, ikincisinde de camdan havaya geçerek iki kez ortam değiştirmiştir Bu durumda cisimden gelen ışığın gözümüze ulaşıncaya kadar doğrultusundan iyice sapmış olması gerekir Oysa camın iki yüzeyi birbirine paralel olduğu için, camdan çıkan ışık ışını cama giren ışıkla aynı doğrultuda yol alır Bu nedenle, pencere ya da otomobil camı gibi düz bir camın arkasındaki cisimleri yer değiştirmiş olarak değil, gerçekten bulundukları noktada görürüz

Ama camın yüzeyleri paralel olmadığı zaman içinden geçen ışık ışınlarının doğrultusu değişir Demek ki camın yüzeylerine belli bir eğiklik verilerek, gelen ışık ışınlarını bir araya toplaması ya da birbirinden uzaklaştırması sağlanabilir Bu amaçla biçimlendirilmiş camlara mercek denir Işık ışınlarını bir araya toplayan yakınsak merceklerin en az bir yüzeyi dışbükey, ışık ışınlarını uzaklaştıran ıraksak merceklerin de gene en az bir yüzeyi içbükeydir Mercekler gözlük, büyüteç, fotoğraf makinesi, mikroskop, teleskop gibi optik aygıtların temel öğelerinden biridir {bak Mercek)
Üzerine düşen ışığın hemen hemen tümünü geçiren maddelere saydam, bir bölümünü geçirenlere de yarısaydam denir Saydam olmayan maddeler gelen ışığın bir yandan öbür yana geçmesine izin vermediğinden bu cisimlerin arkasını göremeyiz Bu tip maddeler ya bütün ışığı soğurduğu için donuk (mat) ya da bütün ışığı yansıttığı için parlak görünür

Beyaz ışık kırıldığı zaman çeşitli renklere ayrılır Bu olayın nedenini 1666'da İngiliz bilim adamı Sir Isaac Nevvton açıklamıştır Nevvton bir güneş ışığı demetini karanlık bir odada bir prizmadan geçirdiğinde, bildiğimiz beyaz ışık cam prizmanın öbür yüzünden çıkarken mor, lacivert, mavi, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızı renkli ışınlara ayrılmıştı Bu renkli ışın demetine tayf denir Gene Nevvton'ın deneylerine göre, bu ışık tayfı tersine çevrilmiş ikinci bir prizmadan geçirildiğinde yeniden beyaz ışık demetine dönüşüyordu Ama tayftaki renkli ışınlardan yalnızca biri, örneğin kırmızı ışık ikinci prizmadan geçirildiğinde hiçbir değişikliğe uğramıyordu

Bu bulgulardan yola çıkan Nevvton, beyaz ışığın gerçekte gökkuşağındaki bütün renklerin karışımından oluştuğu sonucuna vardı Beyaz ışığın prizmadan geçerken bileşenlerine ayrılmasının nedeni, yapısındaki her rengin değişik açılarda kırılmasıdır Örneğin mavi ışınlar kırmızı ışınlardan daha büyük bir açı altında kırılır TAYF maddesinde bu ilginç konuyla ilgili daha çok bilgi bulabilirsiniz

Bir cismin rengi, tayfın hangi bölgesindeki ışınları yansıttığına bağlıdır Bütün renkleri yansıtan cisimler beyaz, bütün renkleri soğuran ya da yutan cisimler siyah görünür Beyaz ışıkla aydınlandığında en çok tayfın yeşil bölgesindeki ışığı yansıtıp öbürlerini soğurduğu için yeşil renkte görünen otlar da, içinde hiç yeşil bulunmayan bir ışıkla aydınlatıldığında pek az ışık yansıtacağı için siyaha yakın koyu renkte olacaktır


Snell'in kırılma yasasını açıklamasından 40 yıl kadar sonra İtalyan fizikçi Francesco Grimaldi (161863) ışığın en önemli davranış özelliklerinden biri olankırınım olayını buldu Işığın kırınımını, bir sel yatağında akan suyun yolunun üzerindeki bir taşın çevresinden dolanarak akmasına benzetebiliriz Işık da bir engelle karşılaştığında hafifçe bükülür ve keskin bir dönüş yapmasa da köşeleri açıktan dolanarak yoluna devam eder Gene de birçok durumda ışığın düz bir çizgi boyunca yayıldığını kabul edebiliriz Işık bu biçimde yayıldığında, bir yüzeydeki aydınlık ve karanlık bölgeler arasında belirgin bir sınır çizgisinin olması gerekir Oysa titiz bir deney bunun böyle olmadığını gösterecektir Noktasal denecek kadar küçük bir delikten geçerek karanlık bir odaya giren ışık bir ekran üzerine düşürüldüğünde, bu yuvarlak ışık lekesini çevreleyen kenar çizgisinin hiç de keskin olmadığı görülür Ekrandaki ışıklı daire ile gölgeli bölümlerin arasında, aydınlık ve karanlık çemberlerden oluşmuş, bulanık görünümlü dar bir kuşak vardır

Aynı şey gölgeler için de söz konusudur Bir cisim ne kadar küçük bir ışık kaynağıyla aydınlatılırsa aydınlatılsın, ışığın cismin kenarlarında kırınıma uğraması nedeniyle gölgesinin sınırları hiçbir zaman çok keskin olmaz Bu kırınım olayını açıklamanın tek yolu, ışığın mutlak olarak düz bir çizgi boyunca yayılmadığım, hafifçe bükülerek bir engelin köşesinden geçebildiğini kabul etmektir