Newton'un Prizma Deneyi

Bu videoda, Newton’un 1671’de Kraliyet Cemiyetine bir mektupla sunduğu prizma deneyinin bir bölümünü tekrar ederek, beyaz ışık ve renkler üzerine konuşacağız. Deneye geçmeden önce size konu hakkında biraz daha bilgi vermek istiyorum. Newton bu deneyi yaptığı sıralarda, beyaz ışığın, ışığın bir rengi olduğuna, diğer renkleri de beyaz ışığı değiştirerek elde edilebileceğine inanıyordu. Aynen, ekranda gördüğünüz kırmızı plastiğin, beyaz ışığın rengini kırmızıya dönüştürdüğü gibi. Buna ek olarak, o zamanki bilim çevresinin, ışığın ortam değiştirirken nasıl hareket ettiğine dair bilgisi de vardı. Örneğin iki ortam arasındaki düzlemsel sınırda, sınırın iki tarafındaki açının sinüsünün belirli maddeler için sabit olduğunu biliyorlardı. Bugün, bunun, Snell yasasının bir formu olduğunu yani açıların sinüsleri arasındaki oranın, maddelerin, ışığın içlerindeki yayılma hızına bağlı kırıcılık indislerinin oranıyla ters orantılı olduğunu biliyoruz. Bu ifade, açı değiştiği takdirde, düzlemsel sınırda neler olacağı konusunda tahminler yapmamızı kolaylaştırırken, daha karmaşık şekillerle, mesela bir üçgensel prizmayla çalışmamıza da olanak veriyor. Bu geometri ve açıların ne olduğuyla alakalı bir durum. Newton , teleskoplar için lensler tasarlarken renk prizmasını incelemeye karar verdi. Bu renkler, beyaz ışığın, bir prizmadan geçmesi sonucu ortaya çıkan renklerdi. Newton, beyaz ışığı prizmadan geçirdiğinde, bir gökkuşağı göreceğini tahmin ediyordu. Bunu yaptığında, ışığın yayılma yönünde, ortaya çıkan durumun, ışığın sabit sinüs oranına uyduğu durumdan daha farklı olduğunu fark etti. Deneylerine devam etti. Spektrum ya da diğer adıyla tayftaki renkleri tek tek ayrıştırıp farklı prizmalardan geçirdi ve spektrumdaki tüm renklerin, ışığın kendine özgü bir formu olduğunu ve farklı prizmalardan geçerken farklı kırıcılık indislerine maruz kaldıklarını gördü. Bu durum, Newton’un, prizmaya giren beyaz ışığın aslında beyaz değil de, tüm renklerin birleşiminden oluştuğu sonucuna varmasını sağladı. Prizmanın yaptığı, onları değişen kırıcılık indisine göre bir açıyla ayırmaktı. Bu, her ne kadar ilgi çekici bir çıkarım olsa da, renkleri elde etmek için prizma kullandığımızdan dolayı, nelerin olduğunu açıklamak için yeterli değildi. Bunun için, bu renkleri, beyaz ışıktan, prizma kullanmadan elde edebileceğimiz bir deneye ihtiyacımız vardı ve Newton, gönderdiği mektupta bu deneye de değiniyordu. Başlangıçtaki sisteme bir lens ekliyoruz. Lensin arkasındaki ekranda, daha önce gördüğümüz spektrumun aynısını görüyoruz. Bu, lensin içinden geçen, bu da lensin üzerinden bir nevi seken ışık. Ekranı lensten uzaklaştırmaya başladığımızda, renklerin üst üste bindiklerini, bir noktada ise birleşip beyaz ışık haline geldiklerini görüyoruz. Ekranı biraz daha uzaklaştırdığımızda, spektrum, renklerin bir öncekine göre ters bir şekilde sıralanmış haliyle geri dönüyor. Ekranın yerini değiştirmemizin gözlemlediğimiz ışığın renginin değişmesiyle alakalı bir etkisi yok. Değişen tek şey renklerin üst üste gelmesi. Aslına bakarsanız, beyaz ışığı görmek için renklerin hepsine ihtiyacımız yok. Evdeki bilgisayar ya da televizyon ekranında gördüğünüz beyaz ışık, kırmızı, yeşil ve mavinin birleşmesinden oluşmuştur. Bu deneyde ise spektrumdaki tüm renkleri görüyoruz. Her şey anlaşıldı, öyle değil mi? Beyaz ışıkla başladık, renk spektrumunu elde ettik ve bir lens kullanarak, spektrumu, beyaz ışık haline getirdik. Işığın, sadece belirli bir noktada beyaz ışık olarak birleştiğini, diğer noktalarda hala spektrumu gördüğümüzü fark etmişsinizdir. Peki, renkleri bir araya getirerek, başlangıçtaki beyaz ışığı elde etmenin bir yolu var mı? Bu sorunun cevabı, evet ama durum zannettiğinizden biraz daha karmaşık. Birçok kitap, orijinal prizmamızın yanına ikinci bir prizmanın bu şekilde yerleştirildiği, bu sistemden bahseder. Bu, her ne kadar göze işe yarıyormuş gibi görünse de, esasında beyaz ışık yayılacak zaman bulamadığı için beyaz görünüyor. Ve bu sisteme hassas bir aygıt yerleştirdiğinizde, ikinci prizmadan çıkan rengin değiştiğini de görebilirsiniz. Hatta prizmayı biraz uzaklaştıracak olursanız, buradaki ışığın renginin değiştiğini, çıplak gözle bile görebiliriz. Renk spektrumundan beyaz ışık elde etmek için, Newton’un “Optik” isimli kitabında da anlattığı ve birinci kitaptaki son deneyinde kullandığı metodu kullanmalısınız. Prizmamız olduğu gibi duruyor. Sonra, sisteme bir lens ekliyoruz. Bu uzaklığın, lensin odak uzaklığının iki katı olmasını istiyoruz. Lensten biraz uzağa bir başka prizma daha yerleştiriyoruz, bu uzaklık da, odak uzaklığının yaklaşık olarak iki katı olmalı. Prizmayı düzelttiğimizde, beyaz ışığa oldukça yakın bir ışık elde ediyoruz. Bu sistemi çok daha büyük odak uzaklığı olan bir lensle, renklerin daha iyi ayrışmasını sağlamak ve daha açık beyaz ışık elde etmek için de daha geniş bir alanda kurmalısınız ama bu video için bu kadarı, şimdilik yeterli. İzlediğiniz için teşekkür ederim, umarım ilginizi çeken bir video olmuştur. Newton’un optik deneyleri hakkında daha fazla şey öğrenmek isterseniz, size iki tane online kaynak tavsiye etmek isterim. Birincisi, Newton’un Optik isimli kitabının bir kopyasını da bulabileceğiniz, Gutenberg Projesi. İkincisi de, Newton’un yazdığı makalelerin hemen hemen hepsini bulabileceğiniz Newton Projesi.