17. yüzyılda bilim insanları ışığı sonlu ve ölçülebilir bir hızının olup olmadığını araştırmaya başladı. 1690’da Christiaan Huygens ışığı bir boyuna dalga gibi düşündü ve dalganın, camda ya da suda, havada olduğundan daha yavaş yol alacağını öngördü. 1704’te Isaac Newton, bir “tanecik” ya da parçacık akımı olarak ışık teorisini yayınladı. Newton’ın kırılmaya – bir ışık demetinin bir saydam malzemeden diğerine geçerken bükülmesi – ilişkin açıklaması, ışığın havadan suya geçerken daha hızlı yol aldığını varsaydı.

Işığın hızına ilişkin hesaplar, ışığın uzayda ne kadar hızlı yol aldığını gösteren astronomik olgulara dayanmaktaydı. İlk karasal ölçüm 1849’da Fransız fizikçi Hippolyte Fizeau tarafından gerçekleştirildi. Dönen bir dişli çarkın bir diş aralığına bir ışık demeti tutuldu. Sonra bu ışık 8 km uzağa konulan bir aynayla yansıtıldı ve tekrar çarkın bir sonraki diş aralığından geçirildi. Zaman ve mesafeyle birlikte, bunun gerçekleşmesini olanaklı kılan dönüşün kesin hızını da alan Fizeau, ışığın hızını 313.000 km/sn olarak hesapladı.

Newton’la Çelişmek

1850’de Fizeau, fizikçi arkadaşı Leon Foucault ile işbirliği yaptı; Foucault ışık demetini çark dişlisinden geçirmek yerine dönen bir aynadan yansıtarak Fizeau’un aygıtını uyarladı ve daha küçülttü. Dönen aynaya çevrilen ışık, yalnızca döner ayna doğru açıda olduğunda uzak aynaya yansıyacaktı. Sabit aynadan dönen ışık döner ayna tarafından tekrar yansıtılıyordu; ama ışık yol alırken bu ayna hareket ettiği için, tekrar doğrudan kaynağa yansımıyordu.

Foucault’nun deneyinde, bir ışık demeti döner bir aynadan sabit aynaya ve sabit aynadan tekrar döner aynaya yansıtılırken oluşan açı farkından ışığın hızı ölçüldü.

Işığın hızı, ışığın döner aynaya gidişi ile gelişi arasındaki açıdan ve aynanın dönüş hızından yola çıkılarak hesaplanabilirdi.

Işığın sudaki hızı, aygıtta döner ayna ile sabit ayna arasına bir su tüpü koyarak ölçülebilirdi. Bu aygıtı kullanan Foucault ışığın suda daha yavaş yol aldığını saptadı. Ona göre, bu haliyle ışık bir parçacık olamazdı ve bu deney, o sırada Newton’ın tanecik teorisinin çürütülmesi olarak görüldü. Foucault aygıtını daha da geliştirdi ve 1862’de ışığın havadaki hızını 298.000 km/sn olarak ölçtü; bugünün 299.792 km/sn’lik değerine çok yakın.

Leon Foucault Kimdir?

Paris’te doğan Leon Foucault, bakteriyolog Alfred François Donne’den ders aldığı tıp okuluna girmeden önce esas olarak evde eğitim gördü. Kan görmeye tahammül edemediği için Foucault çok geçmeden okulu bıraktı, Donne’nin laboratuvar asistanı oldu ve mikroskopla fotoğraf çekmenin bir yolunu buldu. Daha sonra Hippolyte Fizeau ile birlikte çalışıp, Güneş’in ilk fotoğrafını çekti.

Foucault ışığın hızını ölçmenin yanı sıra, 1851’de bir sarkaç ve daha sonra bir jiroskop kullanarak Yer’in dönüşünün deneysel kanıtlarını göstermeklede ünlüdür. Resmi bilim eğitimi almamış olmasına rağmen, Paris’te İmparatorluk Gözlemevi’nde Foucault’a bir kürsü ayrıldı. Birçok bilim derneğine de üye oldu ve Eyfel Kulesi’nde adı yazılı 72 Fransız bilim insanından biridir.

Önemli Eserleri:

1851 – Demonstration of Physical Movement of Rotation of the Earth by Means of the Pendulum
1853 – On the Relative Velocities of the Light in Air and in Water

Işığın Hızı Hakkında Tarihsel Gelişmeler

1676 – Ole Rømer, Jüpiter’in uydusu Io’nun tutulmalarını kullanarak ışık hızının ilk başarılı ölçümünü yapar.

1690 – Christiaan Huygens, ışığın bir tip dalga olduğunu öne süren Treatise on Light’ı yayınlar.

1704 – Isaac Newton’ın Opticks’i ışığın bir “tanecikler” akımı olduğunu öne sürer.

1864 – James Clerk Maxwell, elektromanyetik dalgalann hızı ışığın hızına o kadar yakındır ki, ışık bir elektromanyetik dalga biçimi olması gerektiğini anlar.

1879-83 – Almanya doğumlu ABD’li fizikçi Albert Abraham Michelson, Foucault’nun yöntemini geliştirir ve bugünün değerine çok yakın bir ışık hızı elde eder.