1.
ışığın cam, plastik gibi birtakım farklı ortamlar içerisinde, havada ya da boşlukta sahip olduğundan daha düşük bir hızla seyahat etmesi.
normal şartlarda c olarak bildiğimiz ışık hızı, boşlukta sabittir ve değeri tam olarak saniyede 299.792.458 metredir. yaklaşık 300.000 km/s olarak da tanımlanır.
fakat ışık yoğun bir ortama girdiğinde daha yavaş hareket eder. mesela hepimizin günlük hayatta şahit olduğu şu görüntünün nedeni bu olaydır:
görselin kaynağı
"hayır, bunun nedeni kırılma" dediğinizi duyar gibiyim. evet, yanlış değil. zaten bir ortamın kırılma indisi dediğimiz özelliği, ışığın onun içerisindeki hareket hızıyla doğrudan bağlantılı. örneğin boşluğun kırılma indisi 1 olarak kabul edilir ve orada ışığın hızı, bildiğimiz ışık hızıdır. fakat mesela havanın kırılma indisi 1,33'tür ve ışık burada boşluktaki hızının 3/4'ü kadarlık bir hızla hareket eder.
***
normalde internette bunun neden olduğuna ilişkin açıklamalarda, ışığın içerisine girdiği ortamdaki atomlardan saçılması ya da onlar tarafından soğurulup* tekrar bırakılması gibi gerekçelere rastlarsınız ama ben şimdi size olayın gerçek nedenini anlatmaya çalışacağım.
önce birkaç ön bilgi vereyim.
bir su dalgası, bir deprem dalgası ya da başka herhangi bir dalga düşünün. bunların ortak yanları vardır ve burada önemli olan bir tanesi dalga boyudur. dalga boyu, aşağıdaki resimde "wavelength" ile gösterilen uzunluktur.
görselin kaynağı
dalga boyu, resimde gösterilen 2 nokta arasındaki uzunluk dedik. o 2 noktaya tepe noktası diyoruz*
fizikte dalgalar birbirine eklenebilir. üst üste binme ya da süperpozisyon olarak adlandırılan bu olayda belirli koşullar ve bunlara bağlı belirli sonuçlar vardır. mesela üst üste binen 2 dalganın tepe noktaları birbirine denk gelirse, ortaya çıkan son dalganın tepe noktasının yüksekliği, onu oluşturan ilk 2 dalganın tepe noktalarının yükseklikleri toplamına eşit olur.
eğer dalgaların birinin tepe noktası, diğerinin çukur noktasına denk gelirse ortaya çıkan dalganın tepe noktasının yüksekliği, diğer 2 dalganın tepe ve çukur noktaları arasındaki farka eşit olur.
kafalar karıştıysa görselle destekleyelim. üşenmiyor ve çiziyorum yine:
güzel çizdim be! neyse... resmi iyice incelerseniz 1 ve 3 numarada aslında benzer olayların gerçekleştiğini göreceksiniz. bunlarda dalgaların tepe ve çukur noktaları çakıştığından, son dalga bunların birer toplamı oldu. toplam dalganın tepe noktasının yüksekliği, diğer dalgalarınki ne kadar fazlaysa ona göre değişti.
2 ve 4 numarada da kendi aralarında bir benzerlik var. bunlarda birinin tepesi diğerinin çukuruna denk geldi. eğer dalgaların genliği eşitse dalgalar tamamen sıfırlandı (2 numara). genlikler farklıysa birbirlerinden çıkarıldılar ve yeni bir dalga oluşturdular.
bu örneklerde dalga boylarını hep eşit olarak çizdim ama öyle olmak zorunda değil. öyle olmadığında şekiller de bu kadar düzgün çıkmıyor ama mantık yine aynı.
***
şimdi... buraya kadar sorun yoksa devam edelim. eğer bu dalgaların hızlarını da işin içine katarsak ne olur? toplam dalga, yine diğer 2 dalgadan farklı -ve düşük- bir hıza sahip olarak ortaya çıkar. tıpkı dalga boylarında olduğu gibi...
ışık bir elektromanyetik dalgadır. yani tıpkı diğer dalgalar gibi bir dalga boyuna ve dalgalara has diğer özelliklere sahiptir. yoğun bir ortam içerisine girdiğinde, orada birçok atom ve onların elektronlarıyla karşılaşır.
elektronlar elektrik yüküne sahiptir. ortama giren ışığın elektromanyetik özelliği ortamdaki elektronlara elektriksel bir kuvvet uygular ve onların hareket etmesine neden olur. bir elektrik yükünü hareket ettirdiğinizde ortaya bir başka elektromanyetik alan çıkar. yani elektronun da kendine özgü olarak dalgalanan bir elektrik alanı oluşur. şimdi ortamda biri ışığa diğeri elektrona ait 2 dalga vardır. bunlar bir araya gelir ve yukarıda anlattığım olaylar gerçekleşir. 2 dalga birleşir ve daha düşük bir hızda, ortam içerisindeki hareketine devam eder. bu da ortamın normal adı verilen bir eksenine doğru kırılan* ve boşluktakinden daha yavaş bir hızla hareket eden bir ışıkla sonuçlanır. ışık bulunduğu ortamdan çıkış yaptığında ise bu durum ortadan kalkar ve tekrar ışık hızıyla yoluna devam eder.
normal şartlarda c olarak bildiğimiz ışık hızı, boşlukta sabittir ve değeri tam olarak saniyede 299.792.458 metredir. yaklaşık 300.000 km/s olarak da tanımlanır.
fakat ışık yoğun bir ortama girdiğinde daha yavaş hareket eder. mesela hepimizin günlük hayatta şahit olduğu şu görüntünün nedeni bu olaydır:
görselin kaynağı
"hayır, bunun nedeni kırılma" dediğinizi duyar gibiyim. evet, yanlış değil. zaten bir ortamın kırılma indisi dediğimiz özelliği, ışığın onun içerisindeki hareket hızıyla doğrudan bağlantılı. örneğin boşluğun kırılma indisi 1 olarak kabul edilir ve orada ışığın hızı, bildiğimiz ışık hızıdır. fakat mesela havanın kırılma indisi 1,33'tür ve ışık burada boşluktaki hızının 3/4'ü kadarlık bir hızla hareket eder.
***
normalde internette bunun neden olduğuna ilişkin açıklamalarda, ışığın içerisine girdiği ortamdaki atomlardan saçılması ya da onlar tarafından soğurulup* tekrar bırakılması gibi gerekçelere rastlarsınız ama ben şimdi size olayın gerçek nedenini anlatmaya çalışacağım.
önce birkaç ön bilgi vereyim.
bir su dalgası, bir deprem dalgası ya da başka herhangi bir dalga düşünün. bunların ortak yanları vardır ve burada önemli olan bir tanesi dalga boyudur. dalga boyu, aşağıdaki resimde "wavelength" ile gösterilen uzunluktur.
görselin kaynağı
dalga boyu, resimde gösterilen 2 nokta arasındaki uzunluk dedik. o 2 noktaya tepe noktası diyoruz*
fizikte dalgalar birbirine eklenebilir. üst üste binme ya da süperpozisyon olarak adlandırılan bu olayda belirli koşullar ve bunlara bağlı belirli sonuçlar vardır. mesela üst üste binen 2 dalganın tepe noktaları birbirine denk gelirse, ortaya çıkan son dalganın tepe noktasının yüksekliği, onu oluşturan ilk 2 dalganın tepe noktalarının yükseklikleri toplamına eşit olur.
eğer dalgaların birinin tepe noktası, diğerinin çukur noktasına denk gelirse ortaya çıkan dalganın tepe noktasının yüksekliği, diğer 2 dalganın tepe ve çukur noktaları arasındaki farka eşit olur.
kafalar karıştıysa görselle destekleyelim. üşenmiyor ve çiziyorum yine:
güzel çizdim be! neyse... resmi iyice incelerseniz 1 ve 3 numarada aslında benzer olayların gerçekleştiğini göreceksiniz. bunlarda dalgaların tepe ve çukur noktaları çakıştığından, son dalga bunların birer toplamı oldu. toplam dalganın tepe noktasının yüksekliği, diğer dalgalarınki ne kadar fazlaysa ona göre değişti.
2 ve 4 numarada da kendi aralarında bir benzerlik var. bunlarda birinin tepesi diğerinin çukuruna denk geldi. eğer dalgaların genliği eşitse dalgalar tamamen sıfırlandı (2 numara). genlikler farklıysa birbirlerinden çıkarıldılar ve yeni bir dalga oluşturdular.
bu örneklerde dalga boylarını hep eşit olarak çizdim ama öyle olmak zorunda değil. öyle olmadığında şekiller de bu kadar düzgün çıkmıyor ama mantık yine aynı.
***
şimdi... buraya kadar sorun yoksa devam edelim. eğer bu dalgaların hızlarını da işin içine katarsak ne olur? toplam dalga, yine diğer 2 dalgadan farklı -ve düşük- bir hıza sahip olarak ortaya çıkar. tıpkı dalga boylarında olduğu gibi...
ışık bir elektromanyetik dalgadır. yani tıpkı diğer dalgalar gibi bir dalga boyuna ve dalgalara has diğer özelliklere sahiptir. yoğun bir ortam içerisine girdiğinde, orada birçok atom ve onların elektronlarıyla karşılaşır.
elektronlar elektrik yüküne sahiptir. ortama giren ışığın elektromanyetik özelliği ortamdaki elektronlara elektriksel bir kuvvet uygular ve onların hareket etmesine neden olur. bir elektrik yükünü hareket ettirdiğinizde ortaya bir başka elektromanyetik alan çıkar. yani elektronun da kendine özgü olarak dalgalanan bir elektrik alanı oluşur. şimdi ortamda biri ışığa diğeri elektrona ait 2 dalga vardır. bunlar bir araya gelir ve yukarıda anlattığım olaylar gerçekleşir. 2 dalga birleşir ve daha düşük bir hızda, ortam içerisindeki hareketine devam eder. bu da ortamın normal adı verilen bir eksenine doğru kırılan* ve boşluktakinden daha yavaş bir hızla hareket eden bir ışıkla sonuçlanır. ışık bulunduğu ortamdan çıkış yaptığında ise bu durum ortadan kalkar ve tekrar ışık hızıyla yoluna devam eder.
devamını gör...