Fizik

Işık

Işık olmasaydı gözün olmasının bir anlamı olmazdı. Günlük ya­şantımızda ışık olma­dan işimizin ne kadar zor olacağını anlamak zor olmasa gerek. Işık cisimleri görmemizi sağlayan bir enerji çe­şididir.

Çevremizdeki cisimleri sahip olduğumuz beş duyu or­ganımızla tanıyıp algılamaya çalışırız. Bu organlarımı­zın en önemlilerinden birisi de gözümüzdür. Çünkü et­rafımızda meydana gelen birçok şeyi görerek tanır ve onlar hakkında fikir ediniriz.

Görme olayı ise tamamen ışıkla gerçekleşir. Etrafımız­daki cisimlerden bir kısmı ışık yayarak görünürler. (Gü­neş, yıldızlar, yanan kibrit, lamba, ateş böceği... gibi).

Ayrıca ışık yaymadıkları hâlde ışık kaynaklarından ya­yılan ışığı yansıtarak görünen cisimler de vardır. (Çi­çekler, ev, kitap, sıra gibi). İşte cisimleri görmemizi sağlayan ve göze gelerek bize algılatan enerjiye ışık diyoruz.

Işık Kaynakları

Hangi ortamda olursa olsun, gece ve gündüz kendili­ğinden ışık yayarak görülebilen cisimlere ışık kaynağı denir. Işık kaynakları, yapılarına göre, sıcak (akkor) ışık kaynakları ve soğuk (akkor olmayan) ışık kaynakları olmak üzere ikiye ayrılır.

Sıcak ışık kaynakları, (Güneş, mum alevi, ampul, kız­gın metaller gibi) kaynaklardır. Soğuk ışık kaynakları ise, elektrik ve manyetik etkilerle ışık veren (Flüoresan lâmba, ateş böceği gibi) kaynaklardır.

Işığın Farklı Maddelerle Etkileşimi

Işık ışınları, yayılırken doğrusal yol izler. Gü­neş ışığının ağaç dalla­rı arasından süzülerek yere düşmesi, ışık kay­nağı önündeki bir cis­min gölgesinin cisimle aynı şekle sahip olma­sı ışığın doğrusal ola­rak yayılmasının sonuçlarındandır.

Işığın ilerleme­si için ortama ihtiyaç yoktur. Işık türdeş say­dam ortam içe­risinde sabit hızla yayılır ve ışık hızı orta­ma göre deği­şir. Işığın boş­lukta yayılma hızı yaklaşık olarak saniyede üç yüz bin (c = 3.108 m/s) kilometredir.

Işık ışınlarının bir yılda gittikleri (9,46.1012 km) uzaklığa ise bir ışık yılı denir.

Güneş’ten gelen ışınlar atmosferi geçtikten sonra bir engelle karşılaşıncaya kadar yoluna devam eder. Işık maddeye çarpınca madde ile etkileşme olur. Fakat ışık - madde etkileşmesi bütün maddelerde aynı bi­çimde gözlenmez.

Bir cisim üzerine düşen ışık, cismin özelliğine göre,

  1. Ortamdan geçebilir.
  2. Ortamdan geçemez.
  3. Geldiği ortama geri döner.

Üzerine düşen ışığı geçirip geçirmemelerine göre, maddeler üç kısımda incelenir. Üzerlerine düşen ışığı tamamıyla geçirebilen, cam, su ve hava gibi maddele­re saydam maddeler denir.

Üzerlerine düşen ışığın bir kısmını geçiren maddelere yarı saydam madde denir. Buzlu cam, yağlı kâğıt gibi ortamlar da yarı saydam maddelerdir. Bir de ışığı hiç geçirmeyen bakır, kitap, duvar gibi maddeler vardır ki, bunlara saydam olmayan (opak) maddeler denir.

saydam maddeler

Işığın Soğurulması

Bir kaynaktan çıkan ışık ışınları doğrular boyunca ve her yönde yayılır. Işık ışınları bir engelle karşılaşınca bazı maddelerden geçerken bazı maddelerden yansır, bazı maddelerde ise yutulur. Bir yüzeye çarpan ışık ışı­nının, yüzey tarafından yutulması ışığın soğurulması olarak adlandırılır. Işık ışınlarını soğuran bir yüzeyde sı­caklık artışı gerçekleşir ve yüzey ısınır.

Yaz aylarında sıcak bir günde, insanlar Güneşi doğru­dan gören yerleri değil de dinlenmek için gölgede ka­lan yerleri tercih ederler. Bunun sebebi; Güneş ışınla­rını doğrudan gören ve soğuran yüzeylerin, gölgedeki yüzeylere göre daha fazla ısı enerjisi almasıdır.

Ağacın gölgesindeki bir termometre gösterdiği değer, açık alandaki diğer termometrenin gösterdiği değer­den küçüktür.

Koyu renkli cisimler güneş ışınlarını açık renkli cisimle­re göre daha fazla soğururlar. Bu sebeple ısıya ihtiyaç duyulan kış aylarında koyu renkli elbiseler tercih edilir­ken, yaz aylarında açık renkli elbiseler tercih edilir.

Neden soğuk ülkelerdeki binalar genellikle koyu renk­lere sahipken, sıcak şehir ve kasabalarda yapılar açık renklidir? Yılın çoğunu sıcak ve güneşli geçiren güney illerimizde genellikle yapılar beyaza boyanır. Böylelik­le yapıların çok ısınması engellenir ve serin kalması sağlanır.

Radyometre (Işık Değirmeni)

Güneş enerjisini hareket enerji­sine çeviren araca radyometre denir. Rad­yometre bir cam balon içindeki destek üzerinde dönebilen bir yü­zü siyah bir yüzü beyaz kanatlar­dan meydana gelir. Radyometre­ye ışık çarkı da denir.

radyometre

Radyometre üzerine ışık düşürüldüğünde çark dön­meye başlar. Bu şekilde ışık enerjisi hareket enerjisine dönüştürülmüş olur. Işık şiddeti arttıkça dönme hızla­nır. Işık kaynağının şiddetine, uzaklık ve yakınlığına göre radyometre kanatlarının dönme hızı değişir.

Soru:

Dünya'nın Güneş'e uzaklığı 150.106 kilometredir. Işık hızı da 3.108 m/s olduğuna göre Güneş ışınlarının Dünya'ya erişme süresi ne kadardır?

Çözüm:

Işık hızı m/s cinsinden olduğu için öncelikle Güneş ile Dünya arasındaki yolu da metre cinsine çevirelim.

150.106 kilometre = 150.109 metredir. 

Hız bağıntısı burada da geçerlidir. (x = v.t)

150.109 = 3.108.t → buradan t 500 bulunur. Hız m/s cinsinden verildiğinden bu değer de saniye cinsindedir. 500 saniye = 8 dakika 20 saniyedir. 

Gölge

Kaynaklardan yayılan ışınlar, ortamda ilerlerken say­dam olmayan cisimler üzerine düşerlerse, cisimleri geçemediklerinden dolayı, cisimlerin arka tarafında karanlık alanlar oluşur. Meydana gelen bu karanlık ala­na gölge denir.

Gölgenin şekli, saydam olmayan cismin şeklinin ışın­lara dik en büyük kesiti gibidir. Bunun sebebi, nokta­sal ışık kaynağından çıkan ışığın doğrusal olarak yayıl­masıdır. Kare, küp şeklindeki cisimlerin gölgesi kare; daire ve küre şeklindeki cisimlerin gölgeleri de dairesel olur.

Işık kaynağından çıkan ışınların hiç düşmediği bölgelere tam gölge denir.

Kaynağın bazı bölgelerinden ışık düşüp bazı bölgele­rinden ışık düşmediği gölgelere de yarı gölge denir. Gece oynanan maçlarda, sporcuların üç dört tane göl­gesinin olması yarı gölgeye güzel bir örnektir.

Dört gölgenin oluştuğu alana ışık düşmesine rağmen, diğer bölgeler daha aydınlık olduğundan bu gölgeler yarı karanlık bölgelerdir.

gölge

Küresel ışık kaynağı yerine iki tane nok­tasal ışık kaynağı varken tam ve yarı gölgeler iç içe olur.

gölge

Eğer kullanılan ışık kaynağı şekildeki gibi saydam ol­mayan engelden büyük ise, perdenin bulunduğu yere göre gölge şekilleri değişir. Perde (a) konumunda iken ortada tam gölge ve etrafında yarı gölge oluşur. Perde (b) konumunda iken sadece yarı gölge oluşur.

Aynı şekilde küresel ışık kaynağının önünde yarı­çapı ışık kaynağınınkinden küçük olan küresel bir en­gel varken bir gözlemci farklı noktalarından ışık kaynağına bakınca gözlemci, ışık kaynağını halka ve hilal şekillerinde görür.

"Mum dibine ışık vermez" diye bir atasözü vardır. Yanmak­ta olan bir mu­mun alt ve üst noktalarından et­rafa yayılan ışın­lar düzgün bir şe­kilde çizilecek olursa mum dibi­nin hiç ışık alma­dığı ve burada tam gölge oluştuğu gözlenir. Yani bu atasözü gerçek manada da doğru bir noktaya temas etmektedir. 

Hayatımızda gölge;

  • Gölge bazen arzu edilen, ancak bazen de isten­meyen bir ışık olayıdır.
  • Örneğin yazın Güneş ışınlarından korunmak için ağaç altına veya bir başka gölgeye sığınırız.
  • Gözümüze fazla ışık gelmesin diye gölgelikli şap­kalar takarız. Aslında gündüzleri evlerimizin içi ya­rı gölge olan bir ortamdır.
  • Otomobil sürücüleri güneşli havalarda bazen baş­larının üzerindeki gölgeliği indirirler.
  • Aslında güneş gözlükleri de bir çeşit gölge oluştu­ran araçlardır.
  • Hacivat - Karagöz oyunları gölge oyunlarıdır.
  • Bulutlar da gölge oluşturur. Gece maçlarında futbolcuların göl­geleri de onlarla beraber saha içinde hareket eder.