Işığın dalga modeli
17 Ağustos 2008 15
:41 | Spinoza
| 0
fav | 0
yorum
| etiket:
atom
,
elektron
,
fizik
,
gaz
,
hava
,
kimya
,
kuvvet
,
madde
,
moment
,
vektör
,
ışığın dalga modeli
Çok eski çağlardan beri;bilim adamları,elektromanyetik tayf’ın dar
bölümündeki radyasyon formlarını,göz sayesinde algılayabildikleri için
buna ışık adını verdiler, ne olduğunu merak ettiler ve ilgi
gösterdiler.Önceleri;Antik çağda,Yunanlılar zamanında, gözün, bakılan
cisme doğru ışık ışınları yaydığı düşünülürdü,Epikür,görüntünün gözden
kaynaklanan resimlerden oluştuğunu ileri sürmüş,Platon,ışığın bakılan
cisimlerden göze geldiğini iddia etmişti. Daha garip düşüncelerde
mevcuttu;Bunlar arasında,gözden fırlayan parçacıklarla görme sağlandığı
düşüncesi de mevcuttu.Bu düşünceler antik çağdan 17.yy’e kadar uzanan
düşüncelerdir.
1675 yılında ilk kez Danimarkalı astronom Römer ışığın hızı konusuna eğildi,Jüpiter’ in bir uydusunun gezegen arkasında kalma süresini hesaplamakta olan Römer,bu sürenin gezegenin dünyaya uzaklığı arttığında fazlalaştıpını farketti ve bunun ışığın daha çok yol katetmesi ile ilgili olduğunu düşünerek ışığın hızı konusuna dikkati çekti.Newton 1704’te ışık deneyleri ile ilgili çalışmalarını yazdığı “0ptics” kitabını yayımladı.Newton ışık ile ilgili olarak çalışırken,Hollanda’da Cristian Huygens bir teori geliştiriyordu.Ve ilk bilimcilerin tersine ışığın parçalardan değil dalgalardan meydana geldiğini öne sürüyordu.O da Descartes Newton ve daha başkaları gibi çok ince ve elastik nitelikte olan ve ışığın yayılmasını sağlayan bir ortamdan bahsediyordu.Bu madde tüm uzayı baştan başa dolduruyordu ve bu ortam ışık dalgalarının yayılmasını sağlıyordu.Daha sonraları eter veya esir denen ve varlığı ile ilgili pek çok çalışma yapılan sonunda yokluğuna karar verilen daha doğrusu tespitinin mümkün olmayacağı ispatlanan bir maddeydi bu.Huygens’in çalışmaları her ne kadar Snell’in kırılma yasalarını destekliyorsa da,ışık düz gidiyor ve köşeleri dönmüyordu.Bu sıralarda ışık için kafa yoranlardan biri de Robert Hooke idi.O da ışığın eğri dalgalardan olduğu gibi bir varsayım geliştirmişti.Newton’un parçacık teorisi ile Huygens’in dalga teorisi arasındaki kavgayı o yıllarda tüm ağırlığınca hissedilen Newton’un otoritesi kazandı.
19.yüzyıl’da Thomas Young çıktı ve dalga teorisine ağırlık kazandırdı,o güne kadar dalga teorsi ile açıklanamayan kırınım ve keskin gölge olayına,yeteri kadar kısa dalga uzunluklarında ışık hem düz gidebilir hem de keskin gölge yapabilir diyerek açıklık getirdi, girişim yasalarını açıkladı ve ışığın dalga uzunluğunu ölçtü.Bu arada Fresnel adında bir Fransız bilim adamı kırınım olayını başarıyla açıkladı ve ışığın dalga teorisi güçlendi.Daha sonraları Fizeau,Foucault,Michelson ışık hızı ile ilgili deneyler yaptılar.Michelson 299.770 km/sn olarak ışık hızını belirledi.(Boşlukta ışık yayılma hızı 299.793 km/sn’dir.). Boşluk ışık hızı,kırılma indisine bölünerek o ortamdaki ışık hızı bulunur.Havanın kırılma indisi 1,0003’tür o halde hava içinde ışık hızı 299.703 km/sn olarak bulunur.Elmas’ın kırılma indisi 2.42’dir o halde ışık hızı elmas içinde 124.000 km/sn’dir.Clerk Maxwell 19. Yüzyıl ortalarında elektromanyetik dalga kuramını geliştirdi ve elektromanyetik dalgaların ışık hızında hareket ettiğini gösterdi,o halde ışık da bir elektromanyetik dalga formunda olabilirdi.Ayrıca daha başka elektromanyetik radyasyon formlarının da varlığı araştırılmalı idi.
Işığın dalga formu 20.yüzyıl başlarına kadar ön planda oldu.1900 yılında Max Plank ‘in kara cisim ışımasına ait kuramsal çalışması yayınlandı ve bu paketçiklere “quanta” adını verdi.Enerji Quantum’ları E=h*f olarak formülize edilmekteydi.Bu teoride ‘h’ ifadesi doğanın değişmezlerinden biri olan Plank sabitini ifade etmektedir ve 6.62*10-34 joule/sn’dir.Quantum teorisi ile dalga teorisi sarsılmadı ama,doğanın sürekliliği yasası yara aldı.’Natura non facit salsus’ sallanmaya başlamıştı.
1905 yıllarına gelindiğinde Eınsteın’ın fotoelektrik etki teorisi quantum teorisini doğruladı.Daha sonraları ‘Tanrı zar atmaz’diyerek quantum teorisini kabullenmekte zorlanan Eınsteın’ın özel Rölativite kuramı ile;bizim evrenimiz için ışık hızının sınır olması ve ışık hızına erşilememesi,evrenin sınırlarını ortaya koydu.Yine çekim alanından geçen ışığın sapması varsayımının deneylerle doğrulanması,ışığın parçacık teorisini güçlendirdi. Plank’ın E=h*f olarak ortaya koyduğu formül,quantum denen enerji paketiyle ışığın frekansı arasındaki ilişkiyi ortaya koymaktaydı.
Bu sıralar Niels Bohr adında bir Danimarkalı bilim adamı ortaya çıktı ve yeni bir atom modeli ortaya koydu.Bu modelde elektronlar çekirdek etrafında belli yörünge seviyelerinde olabilirdi ara seviye söz konusu değildi.Elektronlar’ın bu seviyeler arasında sıçraması söz konusydu.Daha sonraları pek çok bilim adamının;dalga mekaniği istatiksel mekanik konularında yaptığı çalışmalarla quantum teorisi dev adımlarla ilerledi.Bunlar arsında Heisenberg,Bauli,Landau,Born,Dirac gibi fizikçiler vardı.
1950 yıllarından sonra,elementel parçacıklar konusunda yapılan çalışmalar ve atomun yapısı ile ilgili yeni buluşlar dört çeşit madde etkileşimleri olduğunu ortaya koydu.Bunlar kütlesel çekim,elektromanyetik,zayıf etkileşim ve güçlü etkileşim olarak tanımlandı.Elektromanyetik etkileşimle bağlantılı olan gluon’a foton adı verildi.(Yani 1905’ te Eınsteın’ın ortaya koyduğu ışık parçacığı) bu konu ile ilgilenen quantum elektrodinamiği ;elektromanyetik alanın yani ışığın gluon’unun foton olduğunu söyler.Foton kütlesi ‘q’olan ve elektrik yükü 0 olan bir gluon’dur.Özel relativitenin ortaya koyduğu ışığın çekim alanında sapması olayı bize foton adı verilen bu parçacığın bir kütlesinin olduğunu söylemektedir.Keza ışık basıncının olması da foton’un bir kütlesi ve momentumu olduğunu gösterir o halde ışık hızında, fotonun bir kütlesi vardır.Her ne kadar rölativistik olarak düşünüldüğünde,hiç bir kütle ışık hızına ulaşamaz,rölativistik kütle artış formülünde,bir kütlenin ışık hızına ulaşması durumunda kütlesi sonsuz olur.Sonsuz bir kütle sonsuz enerji demektir,bu da mümkün değildir.
Pratikte biz ışık diye elektromanyetik tayf’ın görünen ışık kısmındaki, elektromanyetik dalgaları içeren dar bir bölümünden bahsederiz…’Işık nedir’ sorusunun cevabı etrafındaki kavga artık sona ermiş durumdadır.Çünkü ışık hem dalga hem parçacıktır.
1675 yılında ilk kez Danimarkalı astronom Römer ışığın hızı konusuna eğildi,Jüpiter’ in bir uydusunun gezegen arkasında kalma süresini hesaplamakta olan Römer,bu sürenin gezegenin dünyaya uzaklığı arttığında fazlalaştıpını farketti ve bunun ışığın daha çok yol katetmesi ile ilgili olduğunu düşünerek ışığın hızı konusuna dikkati çekti.Newton 1704’te ışık deneyleri ile ilgili çalışmalarını yazdığı “0ptics” kitabını yayımladı.Newton ışık ile ilgili olarak çalışırken,Hollanda’da Cristian Huygens bir teori geliştiriyordu.Ve ilk bilimcilerin tersine ışığın parçalardan değil dalgalardan meydana geldiğini öne sürüyordu.O da Descartes Newton ve daha başkaları gibi çok ince ve elastik nitelikte olan ve ışığın yayılmasını sağlayan bir ortamdan bahsediyordu.Bu madde tüm uzayı baştan başa dolduruyordu ve bu ortam ışık dalgalarının yayılmasını sağlıyordu.Daha sonraları eter veya esir denen ve varlığı ile ilgili pek çok çalışma yapılan sonunda yokluğuna karar verilen daha doğrusu tespitinin mümkün olmayacağı ispatlanan bir maddeydi bu.Huygens’in çalışmaları her ne kadar Snell’in kırılma yasalarını destekliyorsa da,ışık düz gidiyor ve köşeleri dönmüyordu.Bu sıralarda ışık için kafa yoranlardan biri de Robert Hooke idi.O da ışığın eğri dalgalardan olduğu gibi bir varsayım geliştirmişti.Newton’un parçacık teorisi ile Huygens’in dalga teorisi arasındaki kavgayı o yıllarda tüm ağırlığınca hissedilen Newton’un otoritesi kazandı.
19.yüzyıl’da Thomas Young çıktı ve dalga teorisine ağırlık kazandırdı,o güne kadar dalga teorsi ile açıklanamayan kırınım ve keskin gölge olayına,yeteri kadar kısa dalga uzunluklarında ışık hem düz gidebilir hem de keskin gölge yapabilir diyerek açıklık getirdi, girişim yasalarını açıkladı ve ışığın dalga uzunluğunu ölçtü.Bu arada Fresnel adında bir Fransız bilim adamı kırınım olayını başarıyla açıkladı ve ışığın dalga teorisi güçlendi.Daha sonraları Fizeau,Foucault,Michelson ışık hızı ile ilgili deneyler yaptılar.Michelson 299.770 km/sn olarak ışık hızını belirledi.(Boşlukta ışık yayılma hızı 299.793 km/sn’dir.). Boşluk ışık hızı,kırılma indisine bölünerek o ortamdaki ışık hızı bulunur.Havanın kırılma indisi 1,0003’tür o halde hava içinde ışık hızı 299.703 km/sn olarak bulunur.Elmas’ın kırılma indisi 2.42’dir o halde ışık hızı elmas içinde 124.000 km/sn’dir.Clerk Maxwell 19. Yüzyıl ortalarında elektromanyetik dalga kuramını geliştirdi ve elektromanyetik dalgaların ışık hızında hareket ettiğini gösterdi,o halde ışık da bir elektromanyetik dalga formunda olabilirdi.Ayrıca daha başka elektromanyetik radyasyon formlarının da varlığı araştırılmalı idi.
Işığın dalga formu 20.yüzyıl başlarına kadar ön planda oldu.1900 yılında Max Plank ‘in kara cisim ışımasına ait kuramsal çalışması yayınlandı ve bu paketçiklere “quanta” adını verdi.Enerji Quantum’ları E=h*f olarak formülize edilmekteydi.Bu teoride ‘h’ ifadesi doğanın değişmezlerinden biri olan Plank sabitini ifade etmektedir ve 6.62*10-34 joule/sn’dir.Quantum teorisi ile dalga teorisi sarsılmadı ama,doğanın sürekliliği yasası yara aldı.’Natura non facit salsus’ sallanmaya başlamıştı.
1905 yıllarına gelindiğinde Eınsteın’ın fotoelektrik etki teorisi quantum teorisini doğruladı.Daha sonraları ‘Tanrı zar atmaz’diyerek quantum teorisini kabullenmekte zorlanan Eınsteın’ın özel Rölativite kuramı ile;bizim evrenimiz için ışık hızının sınır olması ve ışık hızına erşilememesi,evrenin sınırlarını ortaya koydu.Yine çekim alanından geçen ışığın sapması varsayımının deneylerle doğrulanması,ışığın parçacık teorisini güçlendirdi. Plank’ın E=h*f olarak ortaya koyduğu formül,quantum denen enerji paketiyle ışığın frekansı arasındaki ilişkiyi ortaya koymaktaydı.
Bu sıralar Niels Bohr adında bir Danimarkalı bilim adamı ortaya çıktı ve yeni bir atom modeli ortaya koydu.Bu modelde elektronlar çekirdek etrafında belli yörünge seviyelerinde olabilirdi ara seviye söz konusu değildi.Elektronlar’ın bu seviyeler arasında sıçraması söz konusydu.Daha sonraları pek çok bilim adamının;dalga mekaniği istatiksel mekanik konularında yaptığı çalışmalarla quantum teorisi dev adımlarla ilerledi.Bunlar arsında Heisenberg,Bauli,Landau,Born,Dirac gibi fizikçiler vardı.
1950 yıllarından sonra,elementel parçacıklar konusunda yapılan çalışmalar ve atomun yapısı ile ilgili yeni buluşlar dört çeşit madde etkileşimleri olduğunu ortaya koydu.Bunlar kütlesel çekim,elektromanyetik,zayıf etkileşim ve güçlü etkileşim olarak tanımlandı.Elektromanyetik etkileşimle bağlantılı olan gluon’a foton adı verildi.(Yani 1905’ te Eınsteın’ın ortaya koyduğu ışık parçacığı) bu konu ile ilgilenen quantum elektrodinamiği ;elektromanyetik alanın yani ışığın gluon’unun foton olduğunu söyler.Foton kütlesi ‘q’olan ve elektrik yükü 0 olan bir gluon’dur.Özel relativitenin ortaya koyduğu ışığın çekim alanında sapması olayı bize foton adı verilen bu parçacığın bir kütlesinin olduğunu söylemektedir.Keza ışık basıncının olması da foton’un bir kütlesi ve momentumu olduğunu gösterir o halde ışık hızında, fotonun bir kütlesi vardır.Her ne kadar rölativistik olarak düşünüldüğünde,hiç bir kütle ışık hızına ulaşamaz,rölativistik kütle artış formülünde,bir kütlenin ışık hızına ulaşması durumunda kütlesi sonsuz olur.Sonsuz bir kütle sonsuz enerji demektir,bu da mümkün değildir.
Pratikte biz ışık diye elektromanyetik tayf’ın görünen ışık kısmındaki, elektromanyetik dalgaları içeren dar bir bölümünden bahsederiz…’Işık nedir’ sorusunun cevabı etrafındaki kavga artık sona ermiş durumdadır.Çünkü ışık hem dalga hem parçacıktır.
