Optik Nedir ? Nerelerde Kullanılır ? Özellikleri Nelerdir ?
Optik daha iyi mercekler yapmanın ötesinde bir anlam taşır ve fotonlar, lazer ışın demetleri, holografi gibi birçok alandaki araştırmaları kapsar.
Işığın özellikleri günlük yaşamımıza olağanüstü etkide bulunur. Örneğin, bir cam tabakası dışarıdan gelen ışığın bir bölümünü geçirirken, bir bölümünü yansıtır. Işığın bir mecradan başka bir mecraya geçişine kırınım denir. Bir ışık demeti mecralar arasındaki ara yüze bir açıyla vurduğunda yön değiştirir. Bir prizma kırınımdan dolayı beyaz ışığı bileşimdeki farklı renklere ayırır. Bu durum atmosferdeki su damlacıklarının güneş ışığıyla birlikte gökkuşağı oluşumuna nasıl yol açtığını açıklar.
Büyütme ve Evirme
Bir dış bükey mercek (büyüteç) paralel ışık demetlerinin odak noktasında bir araya gelmesini sağlar. Odak noktasından merceğe olan uzaklığa odak mesafesi denir. Küçük bir nesnenin büyütülmüş bir görüntüsünü ya da büyük bir nesnenin evirilmiş küçük bir görüntüsünü yaratmada bu etkiden yararlanılabilir. Dışbükey merceklerin iki dışbükey yüzeyi vardır. İçbükey yüzeyleri olan mercekler ışık demetlerinin ayrılmasına yol açar ve nesneden daha küçük görüntüler yaratır. Kameralar, teleskoplar ve mikroskoplarda istenen görüntüleri elde etmek için çok sayıda mercek kullanılır. Kameralar nesnelerin daha küçük, mikroskoplar ve teleskoplar ise daha büyük görünmesini sağlar.
Işığın Dalga-Parçacık İkiliği
Geormetrik optik, ışığın yeni bir mecraya girip kırınıma uğrayana kadar tekil ışınlardan oluştuğunu ön görür. Dalga optiğinde ise ışık renklerinin dalga boyları ve ışığı dalga özellikleri göz önünde tutulur. Işık uzamda titreşen elektrik alanları ve manyetik alanlardan oluşmuş bir elektromanyetik dalga sayılır. Işık, mikrodalga ve radyo dalgası arasındaki farklılık dalga boyu uzunluğuna dayanır.
Bir atomun elektronları daha yüksek enerji düzeyinden daha düşük enerji düzeyine sıçrayınca ışık saçılır. Her elektron geçişinde bir foton ( ışık parçacığı) salınır. Foton salınımı bir elektron hızla yavaşladığında da görülür. Elektronlar bir X-ışını tüpündeki bir hedefi bombardımana tuttuğunda X ışınları ortaya çıkar. Işık dalgalarından mı, yoksa parçacıklardan mı oluşur? Her iki model de, gözlemlenebilen ve gözlemlenen fenomenlerin hepsini açıklamaya yetmez. Bu iki teorinin paralel varoluşu ışığın dalga parçacık ikiliği olarak nitelendirilir.
Kutuplaşmış Işık, Lazerler ve Hologramlar
Işığın dalga boyu dışında da özellikleri vardır. Yayılmayan yönüne dikey bir düzlemde, elektrik alanları ve manyetik alanlar titreşir. Kutuplanmış ışıkta manyetik alanların ve elektrik alanlarının titreşimi tek yönde olur. Kutuplayıcı bir ekren sadece belli bir kutupluluktaki ışığın geçmesini sağlamaya yönelik uzun moleküllerden oluşur. LCD ekranlarında kutuplayıcılar kullanılır. Lazer ışınları çoğunlukla çok yüksek yoğunlukta kutuplanmış ışıktır. Optik araştırmaların diğer bir ileri teknoloji uygulaması hologramlardır. Hologramlarda üç boyutlu görüntüler elde etmek üzere içindeki ışık dalgalarının arasındaki girişim kullanılır.