Kuvvetli isik

[Mikro Step]

Ayni huzme capinda ve ayni renkte iki isik kaynagimiz olsun.

Fakat bu isik kaynaklarindan birisinin siddeti, digerinin siddetinin 100 kat fazlasi olsun.

Sorularim;

Isik bir elektromagnetik dalga ise, dalganin frekansi isigin rengini belirliyorsa, dalganin genligi isigin neyini belirler?

Isigin siddeti dalganin genligimidir?

Dalganin genlisi artarsa benegin capinin artmasi gerekmez mi?

 

[Mikro Step]

O zaman guclu isikta birim alandan cok farkli dalga geciyorsa her bir dalganin anlik degeri toplanarak hepsine esdeger tek bir dalga sozkonusudur. Bu durumda genlik artar. Genligi yuksek dalga daha fazla isik demektir.

Fakat ben kafamdaki soru isaretini tam olarak kaldiramadim. ustume gelen genligi 10cm olan kucuk deniz dalgasindan korkmam. Ama 1 kac metrelik genlikte dalgadan korkarim. Genligi yuksek isik dalgasi benim kafamda benek capi yuksek isik gibi geliyor.

Asagidaki deney de sanki fikrimi dogruluyor.

Bir lazer huzmesini ele alalim. Bu lazeri full gucte calistirirsam karsi duvarda 1mm benek goruyor olayim.
Eger pwm ile laserin yanma suresini kisarsam isigin siddetini de kismis olurum. Gercekten de bu deneyi yaparsaniz gucu kistikca duvardaki benegin de capi kuculuyor.

Fakat bu cevabi bir fizikciden bekliyorum.

Isik benim icin cok karmasik bir konu. Fizikcilerin bile kafasi bu konuda karisikken benim kafamin karisik olmasi cok daha normal.

 

[devreci]

Tek bir atomu düşünürsek , bir atomun yayacağı ışık genliği ve frekansı belli , eğer daha fazla enerji verilirse x ışını yayıyor ama dalga genliği değişmiyor.

Bu durumda ışığın gücünü kac tane atomun dalga yaydığı belirliyor , bir cam tüpe az güç verirsen çok az atom etkilenip ışık yayacaktır, ama yükek enerji verirsen belli bir değeden sonra ışık şiddeti artmayacaktır, yani saturasyon oluşacak tüm atomlar ışık verecek.

Yaptığın lazer deneyindeki benek büyüklüğü bence göz ile alakalı , eğer gözünü uzun süre kapatıp karanlığa alıştırırsan küçük dediğin beneği yine büyük göreceksin.

 

[Mikro Step]

Sorumu optik ve laser konularinin gercek anlamda profesoru olan arkadasima ilettigimde bana verdigi cevap asagidaki gibi oldu.

Isik bir elektromagnetik dalga ise, dalganin frekansi isigin rengini belirliyorsa, dalganin genligi isigin neyini belirler?

Klasik Elektromanyetik Teori yaklaşımına göre yanıtlayalım.

I, şiddet: birim alanda birim saniyedeki enerji akışı olarak tanımlıdır. Şiddet, optikte ışınım (irradiance) olarak da kullanılır.

Işınım (Şiddet), I, elektromanyetik dalganın parametreleri cinsinden ifade edilir ve Elektromanyetik dalganın Poynting vektörünün zamansal ortalamasına eşittir. I = <S>, S: Poynting vektörü ( ~ vec(E) x vec(B) )

E ile B nin vektörel çarpımı. Dielektrik bir ortamda ışığın manyetik alanı, B, bileşen vektörünün değeri çok küçük olduğundan sadece Elektriksel alan, E, vektörü cinsinden şiddeti şu şekilde ifade edebiliriz.

Boşlukta: I = ev<E^2>; e: ortamın dielektrik sabiti, v: ışığın ortamdaki sürati.

Dolayısı ile elektromanyetik dalganın ışınımı, şiddeti <E^2> ile orantılı.

Herhangi bir zamandaki ve konumdaki EM Dalgayı E(r,t)=E0.cos(w.t + k.r) şeklinde yazarsak, ( E0: dalganın genliği, büyüklüğü) görüldüğü üzere dalganın şiddeti E0 alanının büyüklüğü ile orantılı. Daha doğrusu alan büyüklüğünün karesinin, E^2, zamansal ortalaması ışığın şiddetini belirler.

Isigin siddeti dalganin genligimidir?

Işığın şiddeti ışık içindeki tüm EM dalgacıklarının Elektriksel alanlarının toplamlarının karesinin zamansal ortalamasıdır.

Isigin genlisi artarsa benegin capinin artmasi gerekmez mi?

EM dalgalar mekanik bir dalga değildir, çapı değişmez. Çünkü dalga genliği E0 alanın büyüklüğüdür, şiddeti ise bu E alanının karesinin zamansal ortalamasıdır.

 

[semih_s]

Işık şiddetini saniyedeki foton sayısı belirliyor. Bir youtube fizik öğrencisi olarak bunu net bir şekilde söyleyebilirim(!).

Işığın kaynağı bir atomun yörüngesindeki elektronların yörüngelerinin değişmesi ve bu yörünge değişikliği öncesi ve sonrası arasındaki enerji farkının foton olarak salınması. Atomdaki elektronların kesin yörüngelerde bulunmasından dolayı fotonun enerjisi ancak belirli değerlerde olabiliyor.

Şimdi merakla, izlemek yerine okumaya kalktığımda maddelerin ışık emisyon spektrumlarının da bununla bağdaştığını görüyorum.

Şu kaynaktan: https://en.wikipedia.org/wiki/Emission_spectrum

hidrojenin spektumu

demirin spektrumu.

https://www.brown.edu/research/labs/mittleman/sites/brown.edu.research.labs.mittleman/files/uploads/lecture04.pdf

Üniversitenin ders sunum dosyasında elektromanyetik dalganın elektrik alan ve manyetik alan bileşenleriyle enerjisini hesaplayıp ışık şiddeti olarak gösteriyor. Sonra fotonların enerjilerinin hesaplanmasını da tarif ediyor ve elektromanyetik dalgayı foton enerjisi olarak da gösteriyor. Parçacık ve dalga olarak ayrı ayrı ortaya konup hesaplanabildiğini ve haliyle ikisinin eşit olduğunu gösteriyor.

Bir fotonun enerjisi: Şu kaynaktan: https://en.wikipedia.org/wiki/Photon_energy

Photon energy is directly proportional to frequency.[1]​

​

where​

• 
  is energy
• 
  is the Planck constant
• 
  is frequency

This equation is known as the Planck–Einstein relation.​

 

[semih_s]

Bir lazer huzmesini ele alalim. Bu lazeri full gucte calistirirsam karsi duvarda 1mm benek goruyor olayim.
Eger pwm ile laserin yanma suresini kisarsam isigin siddetini de kismis olurum. Gercekten de bu deneyi yaparsaniz gucu kistikca duvardaki benegin de capi kuculuyor.

Fakat bu cevabi bir fizikciden bekliyorum.

Bu deneyde duvardaki beneği iyi incelemek lazım. Kullanılan lazer, ışık hüzmesinin kesitinde homojen bir ışık şiddeti sağlıyor mu yoksa hüzmenin merkezindeki yoğunluk daha mı fazla oluyor?
Pwm ile lazerin gücü kısıldığında duvara düşen beneğin çapını daha küçük olarak mı görüyorsunuz yoksa beneğin kenarında daha az ışık mı düşüyor. Eğer ikincisiyse lazer tam güçteyken beneğin merkezi ve kenarı arasında ışık şiddeti değişimi insan gözünün dinamik aralığından ötürü farkedilemiyor olabilir. Bir fizikçi konuya açıklık getirene kadar azcık didikleyelim .

 

[Endorfin35+]

Son soru ile ilgili olarak; beneğin çapı değişmez. Ancak ışık şiddeti arttığında parlaklık arttığı için çap büyüyor gibi algılarız. Güneşe çıplak gözle bakmak ile kaynak camı ile bakmak arasında da aynı yanılsamayı yaşarız.


Benim kafamı karıştıran ışığın dalga hareketi...

 

[Endorfin35+]

Mesela alternatördeki 360 dönüşü zamana bağlı olarak sinus ile gösteriyoruz ki bu aslında sadece bizim 2 boyutlu gösterimiz. Benzer şekilde ışığın hareketlerinide 2 boyutlu dalga biçimi ile tanımlıyoruz. Peki ya gerçekte böyle değil ise...

Video num 20. Saniyesinde görüleceği üzere helezon şekilde bir foton akışı bana daha akla yatkın geliyor. Tabi ne bu konu benim uzmanlık alanım nede bunu ispatlayabilirim. Hintli bir vatandaşın bu konuda teorilerine denk gelmiştim...