maddenin fiziksel yapısındaki atomik etkileşim sonucu meydana ışıyan bir enerji türüdür. Kaynağından çıktıktan sonra bütün yönlere dağılır ve dalgalar şeklinde ilerler. Herhangi bir dalganın iki temel özelliği dalga boyu ve frekansıdır. Dalga boyu, birbirine komşu iki dalganın tepe noktaları arasındaki mesafedir.
Fizik biliminde, ışığın tanımlamaması gibi bir durum söz konusu değildir.
hakkinda bu kadar az entry girildigini görünce sözlük yazarlarinin ya cogunun sözelci, ya hala ögrenci, ya bu konu hakkinda hic bir arastirma yapmadigini ya da bilgisini paylasmak istemeyen bencil kisilerin olusturdugunu düsündürdü.
isik insan gözü ile görülebilen elektromanyetik ışınımdir. Bu görünen bölüm elektromanyetik tayfta 380 nanometre (nm) ile 780 nm arasindaki dalga uzunlugudur, bu da frekans olarak 789 thz ile 384 thz eder. isinimin görülebilecegi sinirlar infrarot (kiziötesi) ve ultraviyolet (morötesi) isinimlari da isik olarak adlandirilir.
isigin vakum icindeki hizi 299 792,4574 ± 0,001 km/s dir, bu da 1973 yilinda Boulder grubu´nun ölcümüyle ispatlanmistir. 1983 yilindan beridir ise türkiye´nin de 1875 yilindan beridir üyesi oldugu CGPM (General Conference on Weights and Measures) tarafindan 299792,458 km/s sabitlestirilmistir. normal günlük görmüs oldugumuz isik hizi ise vakumdaki isik hizindan daha azdir.
ortamdaki isik hizi = vakumdaki isik hizi / ortamin kirilma indisi formülüyle hesaplanir.
bir kac kirilma indisi:
hava: 1,000298
su: 1,3
cam: 1,6
kuantum fiziginde isik klasik dalga olarak düsünülmez, aksine bir kuantum objesi olarak farz edilir. buna göre isik her bir enerjikuantumundan olusur, yani fotonlardan. bir foton aslinda bir element parcacigidir, yani kütle agirligi "0" olan bir bozondur.
fotonlardan meydana gelir. fotonlar ise hem dalga hem parçacıklardan oluşur. dolayısıyla ışık, hem kütlesiz dalgalar hem de bildiğimiz kütleye sahip parçacıklar bütünü olabilir.
Saniyede 299.792 km’lik hızıyla evrenin Usain Bolt’u da olsa aslında kusurludur. Hepimiz geçmişin yansıması ile yaşıyoruz. X=v.t’deki yol, durumu kotarıyor, uyanmıyoruz.
dondurulmuş bir ışık ile kendi hızının sınırlarında dolaşan ışığın çarpışması sonucu ortaya karanlık çıkabilirmiş. rivayetler o yönde. ama çok şey etmemek lazım.
içerisinde milyarlarca foton bulunabilen yapı. yeterince karanlik bir ortamda gözümüzle birkac sayida fotona sahip olan ışığı görebiliriz. yani gozumuz isigi ölcen alet seklindeki dedektorlerden ayri olarak gozlem adina iyi bir organik dedektor sayilir. bir yere kadar tabii.
ışık maxwell denklemlerine göre bir dalgadır. fotoelektrik etkiye göre ise ayrıyeten bir parçacık. newton mekaniği der ki; bu enerji taşıyan bir parçacıktır. belli bir anda belli bir hızı ve konumu vardır. kuantum mekaniğine göre ise ışık paketler halinde ve daha küçüğe bölünemez bir enerjidir. bu en küçük enerji birimi fotondur. foton ne madde ne de parçacıktır. foton bir kuantadır.
kuantum mekaniginin en temel denklemi şudur:
e = hv
yani enerji eşittir planck sabiti çarpı elektromanyetik radyasyon frekansı (ışıma yapan maddenin frekansı, yani ışığın frekansı).
v ise ışığın dalgaboyu (lamda) ile çarpılırsa ışık hızı (c) elde edilir.
klasik mekanige gore eğer ışığı bir polarizöre belli açıda gönderirsek (alfa açısı diyelim):
e(alfa) = e(0) cos(alfa)x + e(0) sin(alfa)y diye bir formul olusur. sonrasında sin(alfa) kısmı formulden gider cunku ısıgın yollandıgı acıyı x ve y vektoru olarak ikiye ayırdık. y kısmından gelen ışık polarizörden geçmez yani absorbe olur. bu yuzden bunu formulden cıkarttık. sonuc:
e(alfa) = e(0) cos(alfa)x yani buna gore alfayı sıfır alıp ışığı lineer sekilde gonderirsek sonuç 1 olur. ışık geçer. alfayı pi/2 alırsak sonuç 0 olur. ışık geçmez. peki nasıl olur?
klasik mekanige gore ışıktaki butun fotonlar aynı ozelliklere sahiptir. yani aynı acıda gonderilen fotonlardan bazıları polarizorden gecip bazıları gecmemezlik yapmaz. ya hepsi geceri ya da hicbiri gecmez.
einstein bunun ucerine cilgina donup fotonların bizim bilmedigimiz gizli bir degiskene sahip oldugunu ileri surmustur. eger bu gizli degisken hakkinda bilgi sahibi olrusak o zaman fotonun polarizörden gecip gecmeyecegi konusunda kesin bir yargiya varabilirdik. olasılıklar bu yuzden ortaya cıkıyor demistir einstein. ısıgın asıl dogasında olasıklara yer yok demistir. ardından john bell çıkıp bell eşitsizliği ile einstein'a kapak yapar. der ki gizli degisken diye bir sey yok. deterministik bir surec yok. ısıgın dogası boyle ve bu sey tamamen olasılıksal.
peki o halde isin icine olasılıklar girdiyse, bir fotonun dalga fonksiyonunu nasıl yazabilirdik? cunku yukarıdaki denklem klasik mekaniksel ve deterministik bir denklem. artik olasılık dalgalarını iceren indeterministik bir gerceklikle karsi karsiyayiz. bunu nasil formulize edebilirdik?
artık fotonların durumlarının veya dalga fonksiyonlarının vektorel bir ozelligi oldu. yani belli bir yondeki vektörü ikiyle üçle dörtle çarpabiliriz. kuantum mekanigindeki denklemlerin lineerlik ozelliginden faydalanarak aynı seyi denklemlere de uygulayabiliriz. şöyle diyebiliriz mesela: x yonunde polarize olmus fotonlar + y yonunde polarize olmus fotonlar. bu da bize kuantum mekaniksel superpozisyonu verir. y kısmını yine atarız ve sonuc su olur:
x yonunde polarize olmus fotonlar. onceki denklemde cos(alfa)x idi bu. simdi cos yok. cunku fotonların hepsi polarizorden geçip gidiyor. bir kısmı gecip bir kısmı gitmiyor.
buradan sonrası artık superpozisyon kısmına giriyor. ışığın superpozisyon halini de süperpozisyon başlığı altında inceleyelim. konu uzayacak cunku. süperpozisyon hem klasik fizikte hem de kuantum mekaniginde gecen bir kavramdir. yani klasik mekanigin gecerli oldugu bir elektrik devresinde de süperpozisyon tanimi gecer, bir elektronun kuantum durumunun aynı anda hem 0 hem 1 degerine sahip oldugu bir kuantum sisteminde de aynı tanım gecer.
bir zamanlar zengin ve yaşlı bir çiftçi varmış. bir gün hastalanıp hastaneye kaldırılmış. kendini biraz iyi hissedince üç oğlunu yanına çağırmış ve onlara bir görev vermiş: 'benim artık şu dünyada fazla vaktim kalmadı. içinizden biri yıllar boyu çalışarak kurduğum bu çiftliğin başına geçecek. aranızda hanginizin bu görevi üstleneceğine karar vermek için, üçünüze de bir miktar para vereceğim. bu parayla ne alabiliyorsanız alacaksınız. ama akşam geri döndüğünüzde aldığınız şey, hastane odamı bir uçtan diğer uca doldurmalı ona göre' demiş.
oğulları hemen işe koyulmuşlar. akşam geri döndüklerinde babaları sormuş. "büyük oğlum, paranla ne aldın?" "iki balya saman alabildim" demiş. sonra saman balyalarını odaya getirmiş ve havaya savurmuş. samanların tamamı yere inmiş fakat odayı dolduramamış. adam:
"peki ortanca oğlum sen paranla ne yaptın?" diye sormuş. oğlu "ben de iki tane yastık aldım" diyerek yastığın içindeki tüyleri bütün odaya dağıtmış. tüyler yere düşmüş ama odayı dolduramamış.
çiftçi, "oğlum, sen paranla ne yaptın?" diye sormuş üçüncü oğluna. delikanlı cebinden bir kutu kibrit ve bir mum çıkarmış. odanın ışıklarını kapatıp mumu yakınca, oda mum ışığıyla aydınlanmış. "paramla bir kibrit ve bir mum aldım, kalan para da cebimde" demiş.
çiftçi, oğlunun bu akıllıca davranışını çok beğenmiş. çiftliğin yönetimini ona devrederek onun aklını ödüllendirmiş.
