Işık Nasıl Seyahat Eder?

Işığın uzayda nasıl hareket ettiği sorusu, fiziğin daimi gizemlerinden biridir. Modern açıklamalarda, yayılmak için bir ortama ihtiyaç duymayan bir dalga olgusudur. Kuantum teorisine göre, belirli koşullar altında bir parçacıklar topluluğu gibi de davranır. Çoğu makroskopik amaç için, davranışı, onu bir dalga olarak ele alarak ve hareketini tanımlamak için dalga mekaniği ilkelerini uygulayarak tanımlanabilir.

1800'lerin ortalarında, İskoç fizikçi James Clerk Maxwell, ışığın dalgalar halinde hareket eden bir elektromanyetik enerji biçimi olduğunu ortaya koydu. Bir ortamın yokluğunda bunu nasıl başardığı sorusu, elektromanyetik titreşimlerin doğası ile açıklanmaktadır. Yüklü bir parçacık titreştiğinde, otomatik olarak manyetik olanı indükleyen bir elektrik titreşimi üretir - fizikçiler genellikle bu titreşimleri dik düzlemlerde meydana geldiğini görselleştirir. Eşleştirilmiş salınımlar kaynaktan dışarıya doğru yayılır; onları yürütmek için evrene nüfuz eden elektromanyetik alan dışında hiçbir ortama ihtiyaç yoktur.

Elektromanyetik bir kaynak ışık ürettiğinde, ışık kaynağın titreşimine göre aralıklı konsantrik küreler dizisi olarak dışarı doğru hareket eder. Işık her zaman bir kaynak ile hedef arasındaki en kısa yolu kullanır. Kaynaktan hedefe doğru, dalga cephelerine dik olarak çizilen çizgiye ışın denir. Kaynaktan uzakta, küresel dalga cepheleri, ışın yönünde hareket eden bir dizi paralel çizgiye dönüşür. Aralıkları ışığın dalga boyunu tanımlar ve belirli bir zaman biriminde belirli bir noktadan geçen bu tür çizgilerin sayısı frekansı tanımlar.

Bir ışık kaynağının titreştiği frekans, ortaya çıkan radyasyonun frekansını ve dalga boyunu belirler. Bu, 1900'lerin başında fizikçi Max Planck tarafından kurulan bir ilişkiye göre, dalga paketinin enerjisini - veya bir birim olarak hareket eden dalga patlamasını - doğrudan etkiler. Işık görünürse, titreşimin frekansı rengi belirler. Bununla birlikte, ışığın hızı titreşim frekansından etkilenmez. Bir boşlukta, her zaman saniyede 299.792 kilometredir (saniyede 186, 282 mil), bu değer ile gösterilir. "c" harfi Einstein'ın Görelilik Kuramı'na göre evrendeki hiçbir şey ondan daha hızlı hareket etmez. bu.

Işık bir ortamda boşlukta olduğundan daha yavaş hareket eder ve hız ortamın yoğunluğu ile orantılıdır. Bu hız değişimi, ışığın iki ortamın arayüzünde bükülmesine neden olur - kırılma adı verilen bir fenomen. Büküldüğü açı, iki ortamın yoğunluğuna ve gelen ışığın dalga boyuna bağlıdır. Saydam bir ortama gelen ışık, farklı dalga boylarında dalga cephelerinden oluştuğunda, her dalga cephesi farklı bir açıyla bükülür ve sonuç bir gökkuşağıdır.