işIq

Biz işığa toxuna, onu əlimizə götürə bilmirik. İşıq müəyyən kiçik hissəciklərdən ibarətdir. Bu hissəciklərə fotonlar deyilir. Günəşin işığı, ulduzun işartısı, şamın şöləsi - bunlar hamısı fotonların hərəkətidir. Fotonlar çox kiçikdir, hətta çəkiləri də olmur. Onlar bir yerdə dayanmır, daim hərəkət edirlər. Fotonların sürəti saniyədə 300 min kilometrə çatır. Bu, o deməkdir ki, fotonlar yer kürəsini 1 saniyə ərzində 8 dəfə dövr edə bilərlər! Buna fizikada işıq sürəti deyilir.

Fotonlar çəkisiz olsa da müəyyən enerjiyə malikdirlər. Əgər qırmızı şüalı işıq görürüksə, deməli, həmin fotonlar zəif enerjiyə malikdirlər. Güclü enerjili fotonlar narıncı, göy, sarı, yaşıl və bənövşəyi rəngdə işıq saçırlar.

Çox böyük enerjiyə malik fotonları gözlə görmək mümkün deyil. Bu tip fotonlar ultrabənövşəyi şüaların tərkibində olur. Ultrabənövşəyi şüaları görməsək də, onları, məsələn, çimərlikdə günəş vannası qəbul edərkən hiss edə bilərik.

Böyük enerjili fotonlar rentgen şüalarının tərkibində olur. Bu şüalar o qədər güclüdür ki, hətta insan orqanizmini də keçə bilir. Fotonların bu xüsusiyyətlərinə görə ultrabənövşəyi şüalardan fotoqrafiyada və tibbdə geniş istifadə olunur.

İşıq 1 saniyədə 300 000 km qət edir. Tam olaraq 299,792,458 m/s'dir. (Daha ətraflı:İşıq sürəti)
Bu şüalanma təxminən 380–780 nanometr dalğa uzunluğuna və yaxud 789–385 THs arasında yerləşən tezliyə uyğun gəlir. Ancaq dəqiq sərhəddini təyin etmək çətinlik yaradır. Çünki, insan gözünün həssaslığı işığın sərhədində tədricən azalandır.
Fizikada işıq həm də bütün elektromaqnit dalğaları əhatə edir.
C. Maksvelin elektromaqnit nəzəriyyəsi (XIX əsrin 60-cı illərində irəli sürülmüşdür) elektrik və maqnit hadisələrinin əsas qanunlarının ümumiləşdirilməsi kimi zamanında mövcud olmuş eksperimentlərin nəticələrini izah etməklə yanaşı, yeni hadisələri də öncədən xəbər vermişdir. (Məsələn, elektromaqnit dalğalarının məkanda sonlu sürətlə yayılan, dəyişkən elektromaqnit sahəsinin varlığını öncədən söyləmişdir. Sonradan sübut olundu ki, vakumda sərbəst elektromaqnit sahəsinin yayılma sürəti işıq sürətinə bərabərdir).

İşığın elektromaqnit nəzəriyyəsinə görə işıq elektromaqnit dalğalarından ibarətdir. Elektromaqnit dalğalarını ilk dəfə alman fiziki Hers (1857–1891) aşkar etdi. O elektromaqnit dalğalarının Maksvel nəzəriyyəsi ilə tam izah olunduğunu təcrübi olaraq sübut etdi, əsaslandırdı, 1895-ci ildə rus fiziki və elektrotexniki A. S. Papov elektromaqnit dalğalarının praktikada tətbiqinə nail olaraq dünyada ilk dəfə hers vibratorundan dalğa qaynağı kimi istifadə edərək, radioqəbuledici cihaz hazırladı.

İşığın təbiətini aydınlaşdırmaq üçün çox əsrlər keçmiş və bu dövrlərdə müxtəlif fərziyyələr bir-birini əvəz etmişdir. Görləmlik Azərbaycan filosofları Ə. Bəhmənyar və N. Tusi işığın təbiəti haqqında fikir söyləmiş, onun zərrəcik və dalğa xassəsinə malik olduğunu bildirmişlər. İşığın təbiəti haqqında təsəvvürlər XVII əsrin sonunda inkişaf etdirildi. Müəyyən edildi ki, işıq yayılarkən enerji daşıyır. Enerjinin daşınması isə dalğa və ya zərrəciklərin hərəkətilə baş verir. Buna müvafiq olaraq işığın təbiəti haqqında 2 fərziyyə yarandı: Korpuskulyar (zərrəcik) və dalğa.
Korpuskulyar nəzəriyyəyə görə işıq xüsusi zərrəcik – korpuskul selindən ibarətdir. Bu fərziyyənin banisi İ. Nyuton olmuşdur. Bu nəzəriyyəyə görə işıq mənbədən buraxılan və böyük sürətlə həhəkət edən zərrəcik selidir.
Nyutonun nəzəriyyəsi ilə təxminən eyni vaxtda X. Hüygens dalğa nəzəriyyəsinin əsasını qoydu. Bu nəzəriyyəyə görə işıq mənbə tərəfindən yaradılan və efir adlanan xüsusi mühitdə yayılan dalğalardır. O, işıq hissəciklərinin varlığını inkar etmirdi. Hesab edirdi ki, işıq hissəcikləri işıq saçan cismdən şüalanmır, ətrafa səpələnmir, ancaq bütün məkanı doldurur. O, işığın yayılmasını hissəciklər arasında qarşılıqlı təsirin ardıcıl ötürülməsi kimi təsvir edir. İşığın dalğa xassəsi işığın interferensiyası və difraksiyası hadisələrində daha əyani təzahür edir.
Hər iki fərziyyə o vaxt işığın xassələrinə dair bir sıra məsələləri izah etdi. 18-ci əsrdə Nyutonun böyük nüfuzunun təsiri ilə Hyügensin dalğa nəzəriyyəsi təqribən bir əsr unuduldu. Lakin vəziyyət XIX əsrdə dəyişdi. XIX əsrin əvvəllərində T. Yunq və O. Frenel elə işıq hadisələrini (interferensiya, difraksiya və s.) müəyyən etdilər ki, onları yalnız dalğa nəzəriyyəsinin köməyi ilə izah etmək mümkün oldu.
Müasir təsəvvürlərə görə işıq elektromaqnit xassəli olub, eyni zamanda dalğa və zərrəcik xassələrinə malikdir. Bu xassələr bir-birini inkar etmir, əksinə, tamamlayır. Müəyyən hadisələrdə işıq özünü dalğa, digər hadisələrdə isə, zərrəcik seli kimi aparır. İşıq haqqında müasir nəzəriyyədə dalğa və zərrəcik təsəvvürləri vəhdətdədir.

Maddələrin sındırma əmsallarının işığın tezliyindən (dalğa uzunluğundan) asılılığı dispersiya adlanır. Prizmadan ağ işıq buraxdıqda difraksiya hadisəsini daha asan müşahidə etmək olur. Ağ işıq prizmadan çıxarkən yeddi rəngə ayrılır: qırmızı, narıncı, sarı, yaşıl, mavi, göy və bənövşəyi. Qırmızı rəng onların hamısından az, bənövşəyi isə hamısından çox meyil edir. Bu o deməkdir ki, qırmızı şüa üçün şüşə ən az, bənövşəyi şüa üçün isə ən çox sındırma əmsalına malik olur.
İşıq şüaları maneələrdən əks olunur. Şüalar güzgüyə düşəndə elə əks olunur ki, biz güzgüdə əşyanı boyu bərabərində görürük. Əgər şüalar kələ-kötür səthə düşürsə, onlar bütün tərəflərə əks olunur və səthi işıqlandırır. Məhz buna görə də biz işıq saçmayan əşyaları, o cümlədən planetləri və onların peykləri olan səma cisimlərini görürük. İşıq şüaları havada hər hansı şəffaf mühitə (suya və ya şüşəyə) düşəndə sınır. İçərisində su olan stəkandakı qaşığa yandan baxanda görərsiniz ki, hava ilə suyun ayrıldığı sərhəddə qaşığın "sınması" baş verir.
Ağ işıq üçüzlü şüşə prizmaya düşəndə sınaraq, yeddi rəngə parçalanır. Buna dispersiya hadisəsi deyilir. Rənglər həmişə müəyyən qaydada yerləşir: qırmızı, narıncı, sarı, yaşıl, mavi, göy, bənövşəyi. Bu rəngli zolaq spektr adlanır. Rənglərin ardıcıllığını sadə cümlə ilə yadda saxlamaq olar: "Qarı Nənə Səksən Yaşında Məxmər Gülə Bənzəyir". Təbiətdə də dispersiya müşahidə olunur. Göy qurşağını yada salın. Göy qurşağı günəş işığının yağış damcılarında prizmarda olduğu kimi sınması hesabına əmələ gəlir. Yəni, dalğa uzunluğu çox olduqca, aldığı impuls azalır.

Bu tədqiqatlar nəhayət, işığın iki təbiətli – dalğa və hissəcik təbiətli olduğunu təsdiq etdi və çox mühüm nəzəri və praktiki əhəmiyyəti olan işığın dalğa-korpuskulyar nəzəriyyəsi yaradıldı.

Alman fiziki Henrix Hers 1887-ci ildə sink lövhəni işıqlandıran zaman lövhənin səthindən işığın təsiri ilə mənfi yüklənmiş hissəciklərin ayrıldığını aşkar etdi. Sonradan aydınlaşdırıldı ki, belə yüklənmiş hissəciklər elektronlardır. Buradan çıxan nəticə budur ki, işığın interferensiyası, difraksiyası, polyarizasiyası, dispersiyası xassələrinin aşkar edilməsi işığın dalğa nəzəriyyəsinin doğruluğunu təsdiq edir. Beləliklə, fotoeffekt hadisəsi aşkar edilmiş oldu. Elektromaqnit şüalarının təsiri altında maddənin özündən elektronlar buraxması – fotoeffekt hadisəsi adlanır. Bununla belə işığın təbiətinin öyrənilməsi davam edirdi. 1900-cü ildə alman fiziki M. Plank (1858–1947) yeni hipotez irəli sürdü. Bu hipotezə görə işığın şüalanması və udulması fasiləsiz yox, diskret, yəni müəyyən porsiyalarla (kvantlarla) baş verir. Bu kvantların enerjisi (E) işıq şüalarının tezliyi ilə (V) müəyyən olunur. Yəni, E=hV (h-Plank sabiti)

M. Plankın konsepsiyası mütləq qara cismin istilik şüalanmasının qanunauyğunluğunu izah edirdi. 1905-ci ildə isə A. Enşteyn işığın kvant təbiətli olduğunu əsaslandırdı. Yəni, sübut etdi ki, nəinki işığın şüalanması, həm də onun yayılması işıq kvantları – fotonlarının axını halında baş verir. Kvant – fotonların enerjisi Plankın yuxarıda göstərilən formulu ilə, impulsu isə 1 formulu ilə müəyyən olunur. Burada " " dalğa uzunluğudur, "P" fotonların impulsudur, "h" isə plank sabitidir. Fotonların impulsu plank sabiti ilə düz, dalğa uzunluğu ilə tərs mütənasibdir. Göy qurşağı; əşyanın saldığı kölgə; mavi səma; ətraf aləmin rəngarəngliyi – bütün bunlar işıq hadisələrinə dair yalnız bir neçə nümunədir. Bu hadisələr fizikanın "optika" ("optike" yunan sözü olub, görmə qavramaları haqqında elmdir) adlanan bölməsində öyrənilir. İşıq mənbələri sizə yaxşı tanışdır. Onları təbii (Günəş, ulduzlar) və süni (elektrik lampaları) mənbələrə ayırmaq olar. Düz xətt üzrə yayılması işığın ən mühüm xüsusiyyətidir. Yalnız bu halda kölgənin əmələ gəlməsi, habelə Günəş və Ay tutulması mümkün olur.