Işık,
elektromanyetik spektrumun belli bir kısmı içindeki elektromanyetik ışınımdır. Sözcük genellikle insan gözüyle görülebilen ve görme duyusundan sorumlu olan “görünür ışığı” belirtir. Görünür ışık genellikle kızılötesi (uzun dalga boylarına sahip olanlar) ve ultraviyole (kısa dalga boylarına sahip olanlar) arasında kalan 400-700 nanometre (nm) aralığındaki dalga boylarına sahip olarak tanımlanır. Bu dalga boyu kabaca 430-750 terahertz (THz) frekans aralığını ifade eder.
Dünya üzerindeki ana ışık kaynağı Güneş’tir. Güneş ışığı, bitkilerin çoğunlukla nişasta biçiminde ürettiği şekeri oluşturmak için gerekli enerjiyi sağlar. Giderek, onları sindiren canlılara da enerji aktarılır. Bu fotosentez süreci, canlıların kullandığı enerjinin neredeyse tamamını sağlar. Tarihsel olarak, insanlar için önemli başka ışık kaynakları, eski kamp ateşlerinden gazyağı lambalarına kadar sıralanıp gider. Elektriğin bulunuşu ve güç sistemlerinin geliştirilmesiyle birlikte, elektrikli aydınlatma etkili bir şekilde ateşin yerini almıştır. Bazı canlı türleri, biyolüminesans olarak adlandırılan, kendi ışıklarını üretme yeteneğine sahiptir. Örnek olarak, ateşböcekleri ve vampir kalamarlar sayılabilir.
Görünür ışığın temel özellikleri yoğunluk, yayılma yönü, frekans veya dalga boyu spektrumu ve kutuplaşma olup, doğanın temel sabitlerinden biri olarak boşluktaki hızı saniyede 299.792.458 metredir. Her tür elektromanyetik ışınımın (EMR), daima bu hızda hareket ettiği bulunmuştur.
Fizikte,
ışık terimi bazen görünür olup olmamasına bakılmaksızın, herhangi bir dalga boyunun elektromanyetik yayılımını ifade eder. Bu anlamda, gama ışınları, X ışınları, mikrodalgalar ve radyo dalgaları da ışıktır. Her türlü ışık gibi, görünür ışık da fotonlar olarak adlandırılan küçük paketçikler halinde yayılır ve emilir ve hem dalganın hem parçacıkların özelliklerini sergiler. Bu özelliğe dalga-parçacık düalitesi denir. Optik olarak bilinen ışık bilimi, modern fizikte önemli bir araştırma alanıdır.
EMR’nin davranışı dalga boyuna bağlıdır. Daha yüksek frekanslar daha kısa dalga boylarına ve daha düşük frekanslar daha uzun dalga boylarına sahiptir. EMR atom ve moleküller ile etkileşime girdiğinde, davranışı taşıdığı kuantum başına enerji miktarına dayalıdır.
Görünür ışık bölgesinde, EMR, moleküllerde elektronik eksitasyona neden olabilen, molekülün kimyasında değişikliğe neden olan enerjilerin alt ucundaki kuantumlardan (fotonlar) oluşur. Görünür ışık tayfının alt sınırında, EMR insanlara görünmez (kızıl ötesi) olur. İnsan retinasında biçimsel bir moleküler değişikliği yaratmak için fotonlarının yeterli enerjisi olmadığından görme hissini tetikleyemez.
Kızılötesine duyarlı çeşitli hayvanlar vardır. Örneğin yılanların kızılötesini algılaması, su paketçiği hücrelerinin kızılötesi ışınım ile ısınması gibi bir çeşit doğal termal görüntülemeye bağlıdır. Bu aralıktaki EMR, moleküler titreşim ve ısıtma etkilerine neden olarak yılanların bunu tespit etmesini sağlar.
Görünür ışık aralığının üzerindeki ultraviyole ışını da insanlar için görünmezdir, çünkü ışık 360 nanometre altındaysa kornea tarafından ve 400’ün altındaysa iç mercek tarafından emilir. Ayrıca, insan gözünün retinasında bulunan çubuklar ve koniler çok kısa (360 nm’nin altında) morötesi dalga boylarını algılayamaz. Merceksiz gözlü hayvanların (böcekler ve karidesler gibi) çoğu kuantum foton emme mekanizmaları ile, insanların görünür ışığı algılayışı ile benzer kimyasal yolla ultraviyoleyi tespit edebilir.
Çeşitli kaynaklar, görünür ışığı 420 ila 680 kadar, hatta 380 ila 800 nm kadar çok geniş bir aralıkla tanımlar. İdeal laboratuvar koşulları altında, insanlar 1050 nm’ye kadar kızılötesi görebilmekte; çocuklar ve genç yetişkinler yaklaşık 310 ila 313 nm’ye kadar ultraviyole dalga boylarını algılayabilmektedir. Bitkilerin büyümesi ise, ışığın renk spektrumundan da etkilenmektedir ve bu süreç fotomorfogenez olarak adlandırılmaktadır.
Kaynakça:
-J. P. Uzan, B. Leclercq, “The Natural Laws of the Universe: Understanding Fundamental Constants”, Springer, (2008).
-Pierre A. Buser, Michel Imbert, “Vision”, MIT Press, 2013.
-Narinder Kumar, “Comprehensive Physics XII”, Laxmi Publications, (2008).
Yazar:Oben Güney Saraçoğlu