Fiziğin temel konularından biri olan ışık, sadece bilimde değil metafizikte de yer edinmiş, binlerce yıldır bilim adamları ve filozoflar tarafından hep merak edilen bir konu olmuştur. Son birkaç asırdan günümüze kadar ise optik dalında bilimsel yönde önemli gelişmeler olmakta ve olmaya devam etmektedir. Bilim adamlarını bu yönde araştırmalara sevk eden şey ışığın doğasının oldukça garip olmasıdır. Örneğin günümüzde ışığa dair bilinen en kesin şeylerden biri ışığın hem foton denilen parçacıklardan oluşması hem de su dalgaları gibi dalga özelliği göstermesidir. Makale konumuz ise ışığın dalga yapısına dair ilk varsayım olan Huygens ilkesidir.
Huygens ilkesi Nedir (Huygens prensibi)
Hollandalı bir matematikçi olan Huygens ışığın dalgalar halinde yayıldığı varsayımını önceden yapılmış bazı deneylere ve optik ile uğraşan bilim adamlarının çalışmalarına dayanarak ortaya atmıştır. Zira ışığın dalga özelliği göstermesinin deneysel olarak kanıtı sonradan yapılmış Young deneyidir. Kırınım olayının keşfi ve ışığın sınırlı bir hızda yayıldığının anlaşılması gibi optik alanındaki önemli hadiseler Huygens’e yol göstermiştir. Belirtmekte fayda var, aslında ışığın dalgalardan oluştuğu düşüncesine benzer düşünceler Takiyuddin, Grimaldi ve optik biliminin kurucusu olarak kabul edilen İbn-i El-Heysem tarafından Huygens’ten önce ortaya atılmıştır. Mesela Takiyuddin ve İbn-i el-Heysem bir ışık kaynağından çıkan ışığın her yöne dağılacağını toplamda bir küre oluşturacağını söyler. İtalyan fizikçi Maria Grimaldi ise ışığın girişimi ve kırınımına dair yaptığı deneylerden vardığı sonuca göre ışığın dalgalardan oluşması gerektiğini belirtmiştir. Fakat bu konuyu en ayrıntılı olarak Huygens’in ele alması onu öne çıkarır. Işığın sadece ‘‘dalgalardan’’ oluştuğunu açıklamakla kalmayıp nasıl dalga oluşturduğunu da açıklayan Huygens bunu açıklarken bu yeni modelde ışığın kırınımını ve yansımasını da çalışmalarına ekler.
Huygens ilkesine göre noktasal kaynaktan çıkan bir dalganın her hangi bir anda ulaştığı konumda, yani dalga sınırında o konumdaki parçacıkların her biri de derhal küresel dalgacıklar yayarlar. Öyleyse bir dalga sınırı üzerindeki her bir nokta elementer bir başka dalganın merkezini oluşturmaktadır.* Bu küresel dalgacıklar tekrar yeni bir dalga sınırı oluştururlar. Ve dalgalar bu şekilde yayılarak ilerler. Temelde Huygens ilkesi budur.
Gördüğünüz üzere yukarıdaki şekilde noktasal ışık kaynağından çıkan dalganın herhangi bir andaki bulunan konumunun dalga sınırındaki her parçacık küresel dalgacıklar oluştururlar ve bu küresel dalgacıklar yeni bir dalga sınırı oluşturur bu, dalga sınırı da yeni dalgaların merkezini oluşturur. Huygens aynı zamanda dalga sınırındaki her bir noktanın oluşturduğu bu küresel dalgaların ışık kaynağıyla aynı frekansta titreştiğini de belirtmiştir.
Huygens ilkesi Video
Huygens ışığın doğrusal yayılması gerektiğini ihmal de etmemiştir. Yani ışınlar dalgalar halinde çıkıp doğrusal olarak yayılır. Böylece Huygens ilkesiyle birlikte dalgalı ışık modeli optikte ilk yer edinmiş olur.
Bu yazı ilginizi çekebilir; ışığın kırılması
*Işığın Öyküsü, s.198.
Kaynak: Işığın Öyküsü, Hüseyin Gazi Topdemir, Tübitak Yayınları