RENK VE IŞIK

1. RENK NEDİR?

Acı, tatlı, ekşi, soğuk gibi sübjektif kavramlardan biri olan renk, bir cismin veya ışık kaynağının gözümüzde sebep olduğu etki olarak tanımlanabilir. Ancak bu tanım oldukça sınırlıdır ve bazı fiziksel ve psikolojik olaylara bağlıdır. Örneğin beyaz bir cismin rengi aydınlıkta da, gece mum ışığında da beyaz görülür. Fakat gerçekte fi­ziksel ölçümlerle kıyaslandığında mum ışığındaki cismin rengi beyaz değil, mum alevinin sarımsı rengini taşır. Bu bakımdan renk kavramı bu değişik anlamlar altında incelenecektir.

1) Psikolojik renk

Beynimizde uyandırılan bir duygudur. Gözleri ve beyinleri normal iki insan ayni cins ışık tarafından uyandırılan duyguları aynı sözcükle ifade eder. Örneğin bir cismin rengini mavi sözcüğü ile belirtirler. Ancak bu insanların mavi sözcüğü ile tanımladıkları duygular acaba birbirinin aynı mıdır? Duyguların eşitliği hakkında bilimsel kesin bir açıklama yapılamaz.

2) Fizyolojik Renk

Farklı ışık türlerinin (örneğin güneş ışığı, elektrik lambası v.s.) gözümüzün retinasında ve görme sinirlerinde oluşturduğu fizyolojik olaylar topluluğudur. Bu olaylar beyinde psikolojik renk duygusunu uyandırır. Örneğin odada bulunan bir cismin rengine bakıldığında gerçekte güneş ışığında veya flüoresans bir lamba altında biraz değişik gözükür. Bir cismin güneş ışığındaki rengine subjektif olarak onun değişmez bir özelliği gözüyle bakılır. Beyin mümkünse ve icap ediyorsa gerekli düzeltmeyi yapar. Renk duyumu açısından insan gözü, mükemmel bir optik alettir. Buna karşın görünür dalga bandının her bölgesinde ayni hassasiyete sahip değildir. Hassasiyet morötesi ve kırmızı ötesinde sıfır, sarımsı  yeşile tekabül eden 5560 A de maksimumdur. Ayrıca gözümüz bazen renk duyumlarında bizi yanıltabilmektedir. Örneğin kırmızı elmaya mavi ışıkta baktığımızda hemen hemen siyah görürüz. Bundan başka bazı insanlar, doğuştan kırmızı ve yeşil renkleri karıştırırlar.

3) Fiziksel renk
Belli bir ışığın fiziksel boyutlarının ölçü ve rakamlarla kesin olarak tanımlanmasına denir. Söz konusu olan ışık spektroskopik yöntemlerle ölçülerek incelenir.

Renk sözcüğünün yukarıda kısaca açıkladığımız üç anlamı arasındaki ilişki hiç de basit değildir. Uyandırdığı psikolojik etki (renk) aynı olan iki ışığın fiziksel ölçümleri birbirinden farklı olabilir. Yani psikolojik renk, fiziksel renk hakkında bir fikir veremez. Bunun sonucu olarak verilerin objektifliğini sağlamak amacıyla bilimsel alanda yalnız fiziksel renk göz önüne alınır.

İster fiziksel, ister fizyolojik veya psikolojik bakımdan ele alınsın bir cismin rengi, ortamdaki ışığın bir sonucu olarak ortaya çıkar. Karanlıkta her cisim siyahtır; herhangi bir renk söz konusu olamaz. Bunun yanında kırmızı bir elmaya mavi ışık altında bakar­sak hemen hemen siyah görürüz. Gün ışığında yeşil olarak görülen yaprak, kırmızı veya turuncu ışık altında siyaha yakın renkte görünür. Böyle bir gözlemden şu sonuç çıkarılabilir: renk, cismin kendisini aydınlatan ışığa bağlı olan bir özelliktir ve ışığın bir fonk­siyonudur.

Renkli bileşiklerin tarih öncesi devirlerden beri kullanılır ol­masına rağmen, renkliliğin, buna bağlı olarak ışığın sistematik ve bilimsel incelenmesi Sir Isaac Newton'un güneş ışığının karmaşık bir yapıda olduğunu fark etmesi ile başlar. Newton güneş ışığını ka­ranlık bir odaya küçük bir delikten ve küçük bir cam prizma içinden geçirerek renklerine ayırmış (mor, mavi, yeşil, sarı, turuncu, kırmızı) ve spektrumu elde etmiştir. Ayırma işlemi daha önce de yapılmıştı. Ancak Newton prizmadan yayılan bu renkli ışıkları bir mercekle toplayarak yeniden güneş ışığını (beyaz ışık) elde etmiştir. Böylece tüm spektrum renklerinin beyaz ışığın içinde olduğunu göstermiştir. Spektrum oluşumunun bilimsel açıklaması daha sonraları kırılma olayı ile de yapılmıştır. Renk ve ışık ilişkilerini açıklayabilmek için ışığın mahiyeti hakkında bilgi edinmek gerek­lidir. Aşağıda ışık ve ona bağlı olarak renk ve renkliliği açıklamaya çalışalım.



2. IŞIK NEDİR?


Işığın Yapısı ve Yayılması:

17.yüzyılın ortalarına kadar ışığın küçük partiküllerden ve bu partiküküllerin akımından ibaret olduğuna inanılıyordu. Bu zerrecikler güneş veya mum gibi bir ışık kaynağı tarafından yayınlanır ve kaynaktan dışarıya doğru düz bir çizgi boyunca giderler. Saydam materyallerden geçerler, donuk veya geçirgen olmayan metaryel­lerden ise yansırlar.

17.yüzyılın ortalarına kadar optik alandaki araştırmaların çoğu bu teoriyi kabul ediyorlardı. Bu sıralarda ışığın bir dalga hare­keti olduğu fikri ortaya atıldı. 1670 de Christian Huygens yansıma ve kırılma yasalarının dalga teorisine dayandırılarak açıklanabileceğini gösterdi. Bu teori, son yıllarda keşfedilen çift kırılma olayını basit bir şekilde açıklamıştır. Ancak bu dalga teorisi o yıllarda hemen kabul görmemiştir. Sebebine gelince, öncelikle eğer ışık bir dalga hareketi ise köşelerden dönebilmesi gerekirdi. Çünkü dalgalar yollan üzerindeki engellerin etrafından dönebilirler. An­cak şimdiki bilgilerimize göre ışık dalgalarının dalga boyu o kadar kısadır ki gerçekte vuku bulan bükülme çok küçük olduğundan gözlenemez. Günümüzde difraksiyon adı ile de bilinen ışık dalga­larının bir cismin kenarlarından bükülmesi olayı, 1665 in başlarında Grimaldi tarafından ortaya konmuş; fakat yaptığı gözlemlerin ne anlama geldiği o zamanlar anlaşılamamıştı.
 
1827'de T.Young ve A.Fresnel'in interferens (girişim) hakkındaki deneyleri ve daha sonraki yıllarda Leon Foucault'nun sıvılar içindeki hız ölçümleri ışığın partikül teorisi ile açıklanmasının yeterli olmayacağını gösterdi.

Işık teorisinde daha ileri giden bir aşama, İskoç bilim adamı J.C. Maxwell tarafından kaydedildi. 1873 de Maxwell bir elektrik devresindeki titreşimlerin elektromanyetik dalgalar yayınladığını gösterdi. Bu olay ışığın elektromanyetik dalgalardan ibaret olduğunu göstermiştir. Max­well'in keşfinden on beş yıl sonra Henrich Hertz küçük boyutlu bir os­silatör (titreşim devresi) kullanarak kısa dalga boyuna sahip elektro­manyetik dalgalan elde etmeyi başardı. Elektromanyetik olduğu şüphe götürmeyen bugün mikrodalga adını verdiğimiz bu dalgalar, ışığın tüm özelliklerine sahiptir; tıpkı ışık gibi yansır, kırılır, mercek tarafından toplanır ve polarizlenir.

Ancak daha ileriki yıllarda klasik elektromanyetik teori ile fo­toelektrik olayı açıklamak mümkün olamadı. Bunun üzerine yapılan araştırmalarda ışık enerjisinin çok küçük taneciklerde veya fotonlarda toplandığı ortaya kondu. Fotonlar veya ışık atomlarının dalga hareketine benzer şekilde bir frekansları olduğu ve bir fotonun enerjisinin frekansı ile doğru orantılı olduğu belirlendi: E= hu (Planck ve Einstein)

Günümüzde ışığın yayılma olayı en iyi şekilde dalga teorisi ile anlatılabilmekte; buna karşılık ışığın madde ile karşılıklı et­kileşimi de tanecikli yapı ile (foton teorisi) açıklanabilmektedir. Bu iki teori birlikte göz önüne alındığında ışığın hem tanecikli hem de dalga karakterli bir yapıya sahip olduğu kabul edilmektedir. Dalga mekaniği kurallarına göre belli bir enerjiye sahip her bir fotona bir elektromanyetik dalga eşlik etmektedir.Yine bütün elektromanyetik dalgalarda olduğu gibi ışık da frekans ve dalga boyu ile karakterize edilir.