1.
metamalzeme kullanılarak elde edilen mercek. süper mercek de diyebiliriz. peki normal bir mercekten farkı ne? anlatayım kısaca.
mercekler ışığı kırmaya yarayan araçlar. ince ya da kalın kenarlı olma özelliklerine bağlı olarak ışığı bir noktaya odaklayabilir ya da dağıtabilirler. ışığın belirli bir özelliği vardır; yoğunluğu farklı olan iki ortamın birinden diğerine geçerken doğrultu değiştirir. aşağıdaki temsili resim üzerinden anlatayım.
görselin kaynağı
resmin beyaz olan üst kısmı hava, renkli olan alt kısmı su olsun. resmin tam ortasından dikey şekilde inen gri çizgiye ortamın normali denir. ışık bu normal ile alfa (α) açısı yapacak şekilde havadan gelmiş ve yine normalle beta (ß) açısı yapacak şekilde kırılarak suya girmiş. n1 ve n2 olarak gösterilen şeyler ise havanın, suyun, camın ya da söz konusu ortam her neyse onun kırılma indisi olarak adlandırılır. her ortam için farklı bir sayıya eşittir.
mercekler de buradaki duruma uygun şekilde iş yapar. ışık havadan merceğe girerken normalle belirli bir açı yapacak şekilde kırılır. sonra mercekten çıkarken yeniden kırılır. böylece, mesela ince kenarlı bir mercekte, aşağıdaki şekilde odak noktasında toplanmış olur (kırmızı çizgiler ışığı temsil ediyor):
görselin kaynağı
yavaş yavaş esas konuya gelelim.
kameralarda, teleskoplarda, gözlüklerde ve başka birçok yerde mercekleri kullanıyoruz. resimde mercekle odak noktası arasında kalan bölgede herhangi bir cisim varsa, bu cismin görüntüsünü net şekilde alamıyoruz. kameraya yaklaştıkça görüntünün bulanıklaştığını hepiniz görmüşsünüzdür bir yerlerde. bu bilgi cepte dursun.
cisimlerden yansıyan ışığın tamamı uzun yollar boyunca etrafa dağılmaz. bir kısmı kısa bir mesafe içerisinde sönümlenir. sönümlenen bu ışık aslında cisimle ilgili detaylara ilişkin bilgiler içerir ama kameralara kadar ulaşamadan yok olduğu için bu detayları hiç elde edemeyiz. kamerayı iyice yaklaştıralım cisme dersek, bu kez yukarıda cebe attığımız bilgi devreye girer ve odaklanma sorunu nedeniyle yine detaylı görüntü elde edemeyiz.
ingiliz fizikçi john pendry bu duruma bir çare bulur. yukarıda kırılma indisi denen şeyden bahsetmiştim. pendry negatif kırılma indisine sahip bir materyal kullanılırsa, bu sorunun aşılacağını söyler. eğer ortamın kırılma indisi negatif olursa, ışık hem normalle belirli açı yapacak şekilde hem de normal çizgisinin diğer tarafına geçecek şekilde kırılır. şöyle:
bu durum gerçek olursa, günlük hayatta aşağıdaki sol resimde sık sık karşılaştığımız duruma ilaveten, sağ resimdeki durumla da karşılaşabilirdik:
görselin kaynağı
pendry bu olayın bir materyalde kullanılması ile materyalin mercek gibi davranacağını ve üstelik odaklama özelliklerinin tam istediğimiz şekilde olacağını buldu. böylece aşağıdaki gibi bir özellik elde edilebilecekti:
görselin kaynağı
üstelik bu özellik, sönümlenen ışık dalgalarının da odaklanacığını gösteriyordu. "negative refraction at surface" yani yüzeydeki negatif kırılma kısmının ışığı materyalin iç kısmında nasıl odakladığına (internal focus) dikkat edin.
böylece süper lens ya da süper mercek dediğimiz, çözünürlüğü normal bir merceğinkinden çok daha yüksek olan araçlar doğmuş oldu. ancak görüntülenmek istenen cismin doğrudan metamateryal ile temasını gerektirdiğinden çok da pratik bir kullanımı yoktu. tabii ki bilim insanları henüz bu işin peşini bırakmış değil. görüntünün herhangi bir yerden kaydedilebilmesini sağlayan ve adına hiper lens dedikleri bir icat üzerinde çalışıyorlar.
mercekler ışığı kırmaya yarayan araçlar. ince ya da kalın kenarlı olma özelliklerine bağlı olarak ışığı bir noktaya odaklayabilir ya da dağıtabilirler. ışığın belirli bir özelliği vardır; yoğunluğu farklı olan iki ortamın birinden diğerine geçerken doğrultu değiştirir. aşağıdaki temsili resim üzerinden anlatayım.
görselin kaynağı
resmin beyaz olan üst kısmı hava, renkli olan alt kısmı su olsun. resmin tam ortasından dikey şekilde inen gri çizgiye ortamın normali denir. ışık bu normal ile alfa (α) açısı yapacak şekilde havadan gelmiş ve yine normalle beta (ß) açısı yapacak şekilde kırılarak suya girmiş. n1 ve n2 olarak gösterilen şeyler ise havanın, suyun, camın ya da söz konusu ortam her neyse onun kırılma indisi olarak adlandırılır. her ortam için farklı bir sayıya eşittir.
mercekler de buradaki duruma uygun şekilde iş yapar. ışık havadan merceğe girerken normalle belirli bir açı yapacak şekilde kırılır. sonra mercekten çıkarken yeniden kırılır. böylece, mesela ince kenarlı bir mercekte, aşağıdaki şekilde odak noktasında toplanmış olur (kırmızı çizgiler ışığı temsil ediyor):
görselin kaynağı
yavaş yavaş esas konuya gelelim.
kameralarda, teleskoplarda, gözlüklerde ve başka birçok yerde mercekleri kullanıyoruz. resimde mercekle odak noktası arasında kalan bölgede herhangi bir cisim varsa, bu cismin görüntüsünü net şekilde alamıyoruz. kameraya yaklaştıkça görüntünün bulanıklaştığını hepiniz görmüşsünüzdür bir yerlerde. bu bilgi cepte dursun.
cisimlerden yansıyan ışığın tamamı uzun yollar boyunca etrafa dağılmaz. bir kısmı kısa bir mesafe içerisinde sönümlenir. sönümlenen bu ışık aslında cisimle ilgili detaylara ilişkin bilgiler içerir ama kameralara kadar ulaşamadan yok olduğu için bu detayları hiç elde edemeyiz. kamerayı iyice yaklaştıralım cisme dersek, bu kez yukarıda cebe attığımız bilgi devreye girer ve odaklanma sorunu nedeniyle yine detaylı görüntü elde edemeyiz.
ingiliz fizikçi john pendry bu duruma bir çare bulur. yukarıda kırılma indisi denen şeyden bahsetmiştim. pendry negatif kırılma indisine sahip bir materyal kullanılırsa, bu sorunun aşılacağını söyler. eğer ortamın kırılma indisi negatif olursa, ışık hem normalle belirli açı yapacak şekilde hem de normal çizgisinin diğer tarafına geçecek şekilde kırılır. şöyle:
bu durum gerçek olursa, günlük hayatta aşağıdaki sol resimde sık sık karşılaştığımız duruma ilaveten, sağ resimdeki durumla da karşılaşabilirdik:
görselin kaynağı
pendry bu olayın bir materyalde kullanılması ile materyalin mercek gibi davranacağını ve üstelik odaklama özelliklerinin tam istediğimiz şekilde olacağını buldu. böylece aşağıdaki gibi bir özellik elde edilebilecekti:
görselin kaynağı
üstelik bu özellik, sönümlenen ışık dalgalarının da odaklanacığını gösteriyordu. "negative refraction at surface" yani yüzeydeki negatif kırılma kısmının ışığı materyalin iç kısmında nasıl odakladığına (internal focus) dikkat edin.
böylece süper lens ya da süper mercek dediğimiz, çözünürlüğü normal bir merceğinkinden çok daha yüksek olan araçlar doğmuş oldu. ancak görüntülenmek istenen cismin doğrudan metamateryal ile temasını gerektirdiğinden çok da pratik bir kullanımı yoktu. tabii ki bilim insanları henüz bu işin peşini bırakmış değil. görüntünün herhangi bir yerden kaydedilebilmesini sağlayan ve adına hiper lens dedikleri bir icat üzerinde çalışıyorlar.
devamını gör...