dalga ve parçacık
“İnsanlar ışığı görmez, ışıkla görür.” Immanuel KANT

Işık, etrafımızı saran nesneleri görebilmemizin tek yoludur. 17. yüzyıldan bu yana yolumuzu aydınlatan ışığın yapısı bilim insanları tarafından sürekli tartışılmıştır. Bu tartışma 20. yüzyılda kuantum kuramının geliştirilmesine değin devam etmiştir. Tartışmanın kökenleri I. Newton ve C. Huygens’ın savlarına dayanır. Huygens ışığın dalgalardan oluştuğunu savunurken Newton ışığın parçacıklı bir yapıda olduğundan emindi. Bu konuda ilk deneysel sonuçlarsa Thomas Young’ın çift yarık deneyiyle elde edildi.

Işığın İkili Yapısı: Dalga ve Parçacık 1

Çift Yarık Deneyi

Thomas Young, ışığın yapısını çözebilmek için 1801 yılında bugün “Çift Yarık Deneyi” olarak anılan bir deney gerçekleştirdi. Işık gelen pencerenin önüne ışığı geçirmeyen ve üzerinde nokta büyüklüğünde delik olan bir perde yerleştirdi. Sonra bu perdenin önüne üzerinde birbirine çok yakın olan iki yarık açılmış başka bir perde daha koydu. Young ikinci perdenin ardında kalan duvardaki örüntüyü gözlemleyerek ışığın yapısına dair kesin bir delil sunabildi. Deneyin iki olası sonucu vardı, ya duvarda iki küçük ışık noktası oluşacaktı (bu durumda ışık parçacıklı yapıdadır), ya da duvarda ‘girişim örüntüsü’ adı verilen bir şekil oluşacaktı (bu durumda ise ışık dalgadır). Young deneyi yaptığı zaman duvarda bir girişim görüntüsü elde etti böylece ışığın dalga yapısı bilim dünyasında geçerlilik kazanmaya başladı. 1865 yılında ışığın dalga yapısına dair diğer bir delil de Maxwell’ın “Elektromanyetik Dalga Teorisi” ile geldi. 19.yüzyıl fizikçileri ışığın dalga olduğundan tamamen emin olmuşlardı ta ki 1905 yılına kadar.

Fotoelektrik Etki

1905’te Albert Einstein Annalen der Physik’in (alman fizik dergisi) tek sayısında üç makale birden yayınladı, bunlardan biri de ışığın parçacıklı yapıda olduğunu gösteren fotoelektrik etki yazısıydı. Fotoelektrik etki, ince metal levhaya tutulan ışığın metal levhadan elektron sökmesi durumudur.

ışık foton ve dalga parçacık ikiliği
http://www.kuark.org/2013/05/isik-foton-ve-dalga-parcacik-ikiligi/

Bu olayda şiddeti ne kadar arttırılırsa arttırılsın ışık belli bir frekansın altında elektron sökemiyordu. Einstein ışığın belli bir frekansın altında elektron sökememesini ışığı oluşturan enerji paketçiklerinin yeterli enerjisi olmamasıyla açıklıyordu. Yapılan deneylerden elde edilen verilerde ışığın parçacıklı yapısına işaret ediyordu. Sonraki yıllarda Compton saçılması, ışığın yansıması ve kırılması gibi olguların ışığın parçacıklı yapısıyla açıklanabildiği görülünce bu fikir kendine ciddi anlamda yer edinmeye başladı.

Işığın Kuantum Yorumu

Einstein, bu gelişmelerin bir sonraki evresinde dalga ve parçacık teorilerinin bir tür bileşimi olarak yorumlanabilecek bir ışık teorisinin mümkün olduğunu düşünüyordu. Einstein’ın bu fikirlerinden etkilenen de Broglie doktora tezinde yalnızca ışığın değil maddenin de dalga-parçacık doğasına sahip olduğunu söyledi. Bu teori fizikçilere ilk başta gülünç gelmişti onlar için elektron parçacıktı ancak Broglie’nin tezi sadece birkaç yıl içinde deneylerle de kanıtlandı. Işığın(ve maddenin) doğasına dair son sözü Kuantum Fiziğinin kurucusu Niels Bohr söylüyor: ”Kuantum dünyasında nesneler ne dalga nede parçacık olarak ele alınmalıdır. Bazı deneylerde dalga davranışı gözlenirken başka deneylerde parçacık davranışı gözlenebilir.” Netice itibarıyla ışığın (ve maddenin) doğası gizemini kuantum dünyasının garipliklerinde saklı tutmaya devam ediyor. Bu gizemi çözmek içinse kuantum mekaniğinin ne anlama geldiğine daha çok dikkat etmeliyiz.

KAYNAKLAR:

Kuantum Teorisi-J.P. McEVOY-OSCAR ZARATE