17. yüzyılda Isaac Newton ve Felemenkli astronom Christiaan Huygens ışığın gerçek doğasını araştırdı ve çok farklı sonuçlara ulaştılar. Karşılaştıkları sorun şuydu: Işığın doğasıyla ilgili herhangi bir teori yansımayı, kırılımı, kırınımı ve rengi açıklamalıydı. Kırılım, ışığın bir maddeden diğerine geçerken bükülmesidir ve merceklerin ışığı odaklayabilmesinin nedenidir. Kırınım ışığın çok dar bir aralıkta geçerken yayılmasıdır.
Newton’ın deneylerinden önce genel kanıya göre, ışık rengini maddeyle etkileşimden almaktaydı. Işık bir prizmadan geçerken görülen “gökkuşağı” etkisi, prizma ışığı bir şekilde boyadığı için ortaya çıkar. Newton, gördüğümüz “beyaz” ışığın aslında farklı ışık renklerinin bir karışımı olduğunu ve bir prizma tarafından, hepsi biraz farklı miktarlarda kırıldıkları için gruplara bölündüğünü gösterdi.
Zamanın birçok doğa filozofu gibi Newton da ışığın bir parçacık ya da “tanecik” akımından oluştuğunu savundu. Bu düşünce ışığın nasıl düz çizgiler halinde yol aldığını ve yansıtıcı yüzeylerden “sektiğini” açıklıyordu. Kırılım da, farklı malzemeler arasındaki sınırlarda bulunan kuvvetlerle açıklanmaktaydı.
Kısmi Yansıma
Ne var ki, Newton’ın teorisi, ışık birçok yüzeye çarptığında nasıl bir kısmının yansıdığını ve bir kısmının kırıldığını açıklayamıyordu. 1678’de Huygens uzayın ağırlıksız parçacıklarla (esir) dolu olduğunu ve ışığın, esirde küresel dalgalar halinde yayılan bozulmalara neden olduğunu öne sürdü. Farklı malzemeler (eter, su ya da cam) ışık dalgalarının farklı hızlarda yol almasına neden olursa kırılım gerçekleşiyordu. Huygens’in teorisi bir yüzeyde hem yansımanın hem kırılımın neden gerçekleşebildiğini de açıklayabiliyordu. Kırınımı da açıklayabilirdi.
Huygens’in düşünceleri o zaman fazla etkili olmadı. Bunun nedeni, kısmen, Newton’ın bilim insanı olarak heybetli bir şahsiyet olmasıydı. Ama bir yüzyıl sonra, 1803’te Thomas Young ışığın gerçekten bir dalga gibi davrandığını gösterdi ve Huygens’in “küresel dalgaları” ile modern ışık modelleri arasında büyük farklar olmasına rağmen, 20. yüzyılda yapılan deneyler, ışığın hem dalga hem parçacık gibi davrandığını gösterdi. Huygens ışık dalgalarının bir maddeden (esir) geçerken oluşan boyuna dalga olduklarını söyledi. Ses dalgaları da boyuna dalgalardır; dalganın içinden geçtiği maddenin parçacıkları dalganın yol aldığı yönde titreşir. Modern ışık görüşümüze göre, ışık dalgaları daha çok su dalgaları gibi davranan enine dalgalardır. Parçacıklar dalganın yönüne dik açılarla (yukarı ve aşağı) titreşirken, yayılmak (iletilmek) için maddeye ihtiyaç duymazlar.
Christiaan Huygens Kimdir?
Felemenkli matematikçi ve astronom Christiaan Huygens 1629’da Lahey’de doğdu. Üniversitede hukuk ve matematik okudu; sonra zamanın bir kısmını, başlangıçta matematik alanında ama daha sonra optik alanında da kendi araştırmalarını yapmaya ayırdı. Teleskoplar üzerinde çalıştı ve kendi merceklerini kendi kesti. Huygens birkaç kez İngiltere’ye gitti ve 1689’da Newton’la karşılaştı. Huygens ışıkla ilgili çalışmaları dışında, hareket ve kuvvet konularını da incelemişti; ama Newton’ın çekim kuvvetini açıklayan “uzaktan etki” düşüncesini kabul etmedi. Huygens’in kapsamlı başarılarından biri de, sarkaçlar üzerine çalışmasının sonucunda zamanın en doğru saatlerini yapmasıydı. Kendi teleskoplarıyla gerçekleştirdiği astronomi çalışmaları Satürn’ün en büyük uydusu Titan’ın keşfini ve Satürn halkalarına ilişkin ilk doğru açıklamayı kapsar.
Önemli Eserleri:
1656 – De Saturni Luna Observatio Nova
1690 – Treatise on Light
Işık Hakkında Tarihsel Gelişmeler
11. yüzyıl – İbn-i Heysem ışığın düz çizgiler halinde yol aldığını gösterir.
1630 – Rene Descartes, ışığa ilişkin bir dalga tanımı önerir.
1660 – Robert Hooke’a göre ışık, yayıldığı ortamın bir titretişimidir.
1803 – Thomas Young, ışığın bir dalga gibi davrandığını gösteren deneyleri açıklar.
1864 – James Clerk Maxwell ışığın hızını tahmin eder ve ışığın, bir elektromanyetik dalga biçimi olduğu sonucuna varır.
1900’ler – Albert Einstein ve Max Planck, ışığın hem bir parçacık hem bir dalga olduğunu gösterir. Farkına vardıkları elektromanyetik ışıma kuantumu, “foton” olarak bilinir.
