Işığın Dalga ve Tanecik Modeli

Işık nedir? Cevap basit gibi duruyor, “Cisimleri görmemizi, mesafe sensörlerinin çalışmasını ve uzaktan kumandaların çalışmasını sağlayan şey ışıktır.” . Lâkin cevap bu kadar da basit değil. Bunlar ışığın ne olduğundan ziyade binlerce kullanım alanından sadece birkaçı. “Işık nedir?” sorusu sayesinde bilim insanları fiziğin birçok dalında ilerlemiş ve Kuantum Teoreminin temellerini atmıştır.

17. yüzyıldan beri sorulan bu sorunun cevabını öğrenebilmek için birkaç insanı ve yapılan deneylerden bahsetmemiz gerekiyor. Bunlar Newton ve Huygens. Newton ve Huygens ışığın yapısı hakkında farklı görüşleri savunuyorlardı. Huygens, ışığın bir dalga olduğunu savunurken Newton; ışığın bir parçacık olduğu görüşündeydi. Bu iki büyük bilim insanı arasındaki fikir ayrılığı, bilim dünyasında bir çok tartışmaya sebep olmuştur. Bu sorunun cevabını arayan Thomas Young da Çift Yarık Deneyi’ni yaparak soruya bir cevap bulmaya çalışmıştır.

Çift Yarık Deneyi

1801 yılında yapılan ve şu an Çift Yarık Deneyi olarak bilinen deney şu şekildeydi. Thomas Young ışık gelen bir pencerenin önüne üzerinde küçük bir delik olan ve opak bir perde yerleştirdi. Sonrasında bu perdenin önüne birbirine yakın 2 yarık açılmış opak bir perde daha koydu. Deney şu şekilde gerçekleşecekti. Işık bu yarıklardan geçip duvara ulaşacaktı. Işık duvara, 2 çizgi halinde ulaşırsa bu ışığın bir parçacık olduğunu gösterecekti. Fakat duvarda “girişim örüntüsü” adı verilen çizgili bir şekil oluşursa bu ışığın bir dalga olduğunu gösterecekti. Yapılan bu deney sonucunda duvarda “girişim örüntüsü” oluştu ve Young ışığın bir dalga olduğunu kanıtladı.

Fotoelektrik Olay

1905 yılında Einstein’ın Annalen der Physik dergisinde yayınladığı makale sonucunda ışığın parçacık olduğu kanıtlanmış oldu. Fotoelektrik etki sayesinde ince metal levhaya tutulan ışığın metal levhadan elektron söktüğünü gören Einstein deneylerine devam etti ve ışığın şiddetini ne kadar arttırırsa arttırsın ışığın belli bir frekansın altında elektron sökemediğini gözlemledi. Einstein ışığın belli bir frekansın altında elektron sökememesinin ışığı oluşturan enerji paketçiklerinin yeterli enerjiye sahip olmamasıyla açıklıyordu. Bu da ışığın parçacık halinde olduğunu gösteriyordu. Compton saçılması, ışığın yansıması ve kırılması gibi olayların ışığın parçacık halindeki yapısı ile açıklanabildiğini görünce bu konuda araştırmalar yapmaya devam etti.

Işık ve Kuantum

Einstein araştırmalarının bir sonraki aşamasında dalga ve parçacık teorilerini birleştiren bir teorinin mümkün olduğunu düşünüyordu. Einstein’ın bu çalışmalarını inceleyen Broglie hazırladığı doktora tezinde yanlızca ışığın değil maddenin de hem dalga hem parçacık olduğunu ileri sürdü. İlk başta fizik dünyasında kabul görmeyen bu teori deneylerle kanıtlandıktan sonra Kuantum Teorisi’nin temelleri ortaya çıkmış oldu.

Sonuç olarak ışığın ve maddenin ikili yapısı ve neden bu şekilde davrandıkları bilim dünyasında hâlâ tam olarak açıklanamamış olsa da yapılan bu deneyler ve teoriler sayesinde ışığın ne olduğunu ve ikili yapısını biliyoruz. Bu konuyu tam olarak çözebilmek ve anlayabilmek için Kuantum Teoremi üzerinde çalışmamız gerekiyor. Doğru cevabı bulmaya gittikçe yaklaşıyoruz.