If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Bağlandığınız bilgisayar bir web filtresi kullanıyorsa, *.kastatic.org ve *.kasandbox.org adreslerinin engellerini kaldırmayı unutmayın.

Ana içerik

Thomas Young'un Çift Yarık Deneyi

Işığı başka bir gözle görme. Işık kendi yoluna gittiğinde ne olduğunu hiç merak ettiniz mi? Lisans: Creative Commons BY-NC-SA Daha fazla bilgi için: http://k12videos.mit.edu/terms-conditions. Orijinal video MIT+K12 tarafından hazırlanmıştır.

Tartışmaya katılmak ister misiniz?

Henüz gönderi yok.
İngilizce biliyor musunuz? Khan Academy'nin İngilizce sitesinde neler olduğunu görmek için buraya tıklayın.

Video açıklaması

Merhaba, ben Bill Harrington. Şu an MIT'de eğitimime devam ediyorum. Modern Optik Proje Laboratuvarında, 1800’lü yılların en önemli deneylerinden biri olan Young’ın çift yarık deneyini yapacağız. Elimizde, birbirinin aynısı iki dikdörtgensel açıklık olan yarığa ışık yansıtan bir lazer var. Işık yarıklardan geçtikten sonra, belirli bir uzaklıkta bulunan bir ekrana doğru yayılıyor. Bu ekran üzerinde nasıl bir sonuç elde ettiğimizi gözlemleyebileceğiz. Ekranda neler olduğunu daha iyi görebilmeniz için bir webcam ayarladık. Önce yarıklardan birini kapatıyoruz, ışık tek bir yarıktan geçtiğinde ekrana böyle bir görüntü oluşuyor. Şimdi de ikinci yarığı açalım ve neler olacağını görelim. Görüntünün ne kadar değiştiğini görebiliyor musunuz? Kendinize bu görüntünün neden değiştiği ve bu deneyin neden bu kadar önemli olduğu sorularını soruyor olabilirsiniz. Bu iki sorunun cevapları aslında birbirleriyle alakalı. Deneyin neden önemli olduğu ve gözlemlediklerimizin neler olduğunu anlayabilmek için Isaac Newton’a kadar geri gitmemiz gerekiyor. Newton’un zamanında, insanlar, ışığın doğası hakkında tartışıyorlardı. Bazıları ışığın, bir kaynaktan, gözlemciye doğru fırlatılan bir parçacık olduğunu, bazıları da, ışığın suyun yüzeyindeki dalgalara benzer bir şekilde, bir dalga olarak yayıldığını iddia ediyordu. Newton, yaptığı deneyler ve gözlemler sonucu, ışığın bir parçacığa daha çok benzediğine karar vermişti. Newton, birden fazla bilim dalında oldukça başarılı olan bir bilim insanıydı. Bu yüzden, Newton’un “ışık parçacığa benziyor” demesi, birçok insan için neredeyse kesin bir kanıttı ve ışığın tanecik kuramı da bu sayede geniş kitlelerce kabul görmüştü. Thomas Young, ışıkla ilgili deneyler yaparken, ışığın bir dalga gibi davrandığını gördü. Young’ın çift yarık deneyi, ışık, yarıklardan geçerken neler olduğuna dayanarak, ışığın doğasını inceler. Işık eğer bir parçacık gibi hareket ediyorsa, çift yarık deneyinde, tek bir yarıkla elde edilen görüntünün üst üste binmiş iki kopyasını elde etmemiz gerekir. Ama bu gözlemlediğimiz görüntüye benzemiyor, öyle değil mi? Diğer yandan, eğer ışık bir dalga gibi hareket ediyorsa da, iki dalganın girişimini yani yer yer birbirini güçlendirdiği, yer yer de, bir diğerini ortadan kaldırdığı bir görüntü elde etmemiz gerekir. Işığın yayılması konusunda bazı varsayımlarda bulunabilirsek, Yarıklardan uzak bir yere konumlandırılmış ekranda gördüğümüz görüntünün gücünün, Tek yarığın genişliğine bağlı olan sinc kareli terim ve yarıklar arası uzaklığa bağlı olan kos kareli terimle orantılı olduğunu tahmin edebiliriz. Bu durum, laboratuvarda yaptığımız gözlemlere ve ışığın bir dalga gibi hareket ettiğine dair çok doğru bir tahmin! Bizim gözlemlediğimiz görüntü yarıklardan geçen ışıkların girişimi olduğu için, ışığın bir dalga olarak yayıldığını doğruluyor gibi görünüyor. Peki, bu durum, bu sisteme verilebilecek her ışık için, bir girişim deseni elde edeceğimiz anlamına mı geliyor? Mesela, buraya bir el feneri koysak, ışığını çift yarıktan geçirdikten sonra, bir girişim deseni elde eder miyiz? Bu sorunun cevabı “hayır”, ve bu durum bir uzaysal bağdaşım yani dalganın bir noktasındaki ışığın, dalganın başka bir noktasındaki ışıkla girişim yapabilmesi özelliği ile ilgili bir problemdir. Lazerin uzaysal uyumluluğu oldukça yüksekken, el feneri ya da diğer birçok ışık kaynağının uzaysal uyumluluğu düşüktür. 1800’lü yıllarda lazer olmadığına göre, Thomas Young , deneylerini nasıl yapmış olabilir? Uyumsuz sayılabilecek bir kaynak kullanılsa bile bu girişim desenlerini elde etmek mümkün olduğu için, Thomas Young’ın sadece biraz daha planlama yapması ve çalışması gerekmiştir. Thomas Young, girişim etkilerini gözlemleyebilmek için herhangi iki ışık kaynağı kullanamayacağının farkındaydı. Işığın ve renklerin doğası hakkında verdiği bir dersinde de söylediği gibi, “Bir araya gelecek ışık parçaları, aynı orijinden çıkmalı, Aynı noktaya farklı yollar izleyerek gelmeli ve benzer yönlerde yayılıyor olmalıdırlar.” Bu sayede, deneye iki farklı açıdan yaklaşabiliriz. Birinci yaklaşımda, kaynağımızı tek bir noktaya maskeleriz. Bu, muhtemelen, Young’ın da, deneyinde kullandığı yöntemdir çünkü diğer makalelerinde, iğne deliği ve kepenkli pencere kullandığını belirtmiştir. Bu yaklaşım, basit olduğu için avantajlıyken, ışık kaynağını gereksiz yere harcadığı için de dezavantajlıdır. Diğer yaklaşımda ise, ışık kaynağını yarıklardan çok uzağa yerleştirmektir. Bu yaklaşım, astronomların, yıldızlarla “interferometri deneyleri” yapmasına ve geceleri sokak lambalarını ışık kaynağı olarak kullanarak girişim desenleri görmemize olanak verir. Çifte iğne deliği sistemi evde kolaylıkla kurulabilecek bir sistem olup, sokak lambalarını ışık kaynağı olarak kullanıldığında göz alıcı girişim desenleri ortaya çıkabilir. Bu sistemi kurmak için bir boru parçası, boru parçasının bir ağzını kapamak için bir karton parçası ve opak bir malzeme üzerine açılmış iki tane iğne deliğini ihtiyacımız var. Ben, paslanmaz çelikten yapılmış bir parça kullandım ama siz kutu içeceklerin kutusunu kullanarak da başarılı sonuçlar elde edebilirsiniz. İğne deliklerini, delikleri açtıktan sonra diğer yüzü zımparalamak şartı ile kullanacağınız malzemenin üzerine bir kalem kullanarak açabilirsiniz. Konu ile ilgili daha fazla bilgiye, online kaynaklardan iğne deliği kameralar konusunda araştırma yaptığınızda ulaşabilirsiniz. İğne delikleriniz küçük ve birbirlerine yakın olmalı. Deliklerin çapları ve aralarının 1 bölü 2 ya da 1 bölü 4 milimetre olmasına özen gösterirseniz daha iyi sonuçlar elde edersiniz. Ne kadar küçük olursa bizim için o kadar iyi. Sistemin kurulması da oldukça basit. Öncelikle, paneli, delikleri kapatmayacak bir şekilde kartona yapıştırın. Kartonu boru parçasına sabitledikten sonra da, parçaları ayrılmamaları için güzelce bantlayın. Karton ve boru arasındaki bağlantının daha sağlam olması için ben bir de alüminyum folyo kullanıyorum. Bir trafik ışığından 10 ila 20 metre uzaklıkta, güvenli bir yerde durup, borunun açık ucunu bir gözünüze yaklaştırın. Bu, az önceki iğne deliği sistemiyle çektiğim, kırmızı ışıkta duran bir arabanın fotoğrafı. Kırmızı ışık ve araba farları üzerindeki karanlık bantları görüyor musunuz? Deseni kendi gözlerinizle gördüğünüzde, daha fazla etkileneceğinizden eminim! Bu sistemi lazer ışığı ya da güneş ışığını gözlemlemek için kesinlikle ama kesinlikle kullanmamalısınız, bunu yapmanın gözünüze zarar verebileceğini unutmayın. Evet, deney girişim olduğunu gösteriyor ve evimizde, bu aletlerden kolaylıkla bir tane yapabiliriz. Ama sizce ışık her zaman bir dalga gibi mi davranır? Einstein ve fotonlara ne demeli? Işığın bazı durumlarda bir parçacık gibi davrandığını biliyoruz. Bu deneyi fotonlar için birer birer yaptığımızda, ortaya ilginç bir sonuç çıkar. Şu an bu deneyi yapacak alet edevata sahip değiliz ama size neler göreceğinizle ilgili ufak bir simülasyon gösterebiliriz. Şu anda, çift yarık deneyini, bir sistemdeki fotonların bir kısmı ile teker teker yaptığımızda neler göreceğimize dair bir animasyon izliyorsunuz. Ekranın üst kısmı her evredeki foton etkisini, alt kısmı ise, eğer bir fotoğrafik plaka kullanıyor olsaydık göreceğimiz üst üste binmiş desenleri gösteriyor. Bu animasyonda çok dar ve kısa yarıklar kullanıyoruz. Beklenen desen, yatay yönde kos kareli bir varyasyon, dikey yönde ise tek tip. Bu animasyon, 1909’daki, ışığın tekil foton seviyeleri yerine düşük seviyelerini kullanan deney ile 1973’teki, fotonları tek tek atan bir sistemdeki çift yarık girişimi deneyinin sonuçlarını içeriyor. Desenin son haline gelmesini beklerken, size de, izlediğiniz için teşekkür edip, bugün anlattıklarımı ilginç bulduysanız bu konuda daha fazla araştırma yapmanız konusunda sizi yüreklendirmek istiyorum.