Maddenin Işık Geçirgenliği (Işık ve Madde)

Işık Maddeyle Karşılaşınca Ne Olur?

Bir ışık kaynağından (Güneş, lamba, fener vb.) çıkan ışınlar doğrusal bir yol boyunca her yöne yayılarak ilerler. Peki, uzayda veya havada serbestçe ilerleyen bu ışık ışınları, yollarına bir engel, yani bir "madde" çıktığında nasıl davranır?

Işık herhangi bir cisim üzerine düştüğünde, o cismin yapısına bağlı olarak üç farklı durum gerçekleşebilir: Işık maddenin içinden tamamen geçebilir, maddenin içinden kısmen (birazı) geçebilir veya maddenin içinden hiç geçemez. Maddelerin ışığı geçirme ya da geçirmeme durumlarına ışık geçirgenliği denir. Fen bilimlerinde maddeleri, ışık geçirgenliği özelliklerine göre üç ana gruba ayırıyoruz: Saydam maddeler, yarı saydam maddeler ve saydam olmayan (opak) maddeler.

Bu sınıflandırma, günlük yaşantımızda kullandığımız eşyaların yapımında bizim için büyük bir rehberdir. Örneğin evlerimizde pencerelerin yapımında ışığı geçiren maddeler kullanırken, evin içini dışarıdan gizlemek istediğimizde ışığı geçirmeyen perdeler kullanırız.

1. Saydam Maddeler

Üzerine düşen ışığın neredeyse tamamını (çok büyük bir kısmını) arka tarafa geçiren maddelere saydam maddeler denir.

Saydam maddelerin en önemli özelliği, arkalarında bulunan cisimlerin veya manzaranın net bir şekilde görülmesini sağlamalarıdır. Örneğin bir gözlük camının arkasından baktığınızda, ortamdaki nesneleri tüm renkleri ve detaylarıyla eksiksiz görürsünüz.

Günlük Yaşamdan Saydam Madde Örnekleri: * Pencere ve gözlük camları * Hava (şu an bu yazıyı okurken sizinle ekran arasında saydam bir madde olan hava var) * Su ve alkol gibi renksiz sıvıların ince tabakaları * Mikroskop camları (lam ve lamel) * Şeffaf plastik dosyalar ve streç filmler * Saatlerin ve telefonların ekran camları

Tarihsel sürece baktığımızda, camın ilk bulunduğu çağlarda (Kuzey Mezopotamya ve Mısır) genelde mat renkli objeler olarak üretildiğini görüyoruz. Ancak zamanla saflaştırılarak bugün bildiğimiz saydam cam elde edilmiş ve evlerimizi aydınlatmada devrim yaratmıştır.

2. Yarı Saydam Maddeler

Üzerine düşen ışığın sadece bir kısmını geçiren, geri kalan kısmını ise yansıtan veya soğuran maddelere yarı saydam maddeler denir.

Yarı saydam maddelerin arkasına bir cisim koyduğunuzda, cismin orada olduğunu, belki rengini veya genel şeklini fark edebilirsiniz ancak cismi net olarak göremezsiniz. Görüntü daima bulanık, puslu veya belirsizdir.

Günlük Yaşamdan Yarı Saydam Madde Örnekleri: * Buzlu camlar: Genellikle banyo pencerelerinde veya ofis ara bölmelerinde kullanılır. İçeride birinin olduğu anlaşılır ama kim olduğu net seçilmez. * Yağlı kâğıt: Fırın tepsilerine serdiğimiz bu kâğıt, ışığın bir kısmını geçirir. * İnce tül perdeler: Dışarıdaki ışığın içeri girmesini sağlar ama evin içinin net bir şekilde dışarıdan görünmesini engeller. * İnce beyaz kâğıt peçeteler * Sisli ve dumanlı hava * Renkli veya desenli bazı plastik şişeler

Örneğin, evde gündüzleri güneş ışığından faydalanmak ama dışarıdan da rahatça görünmemek için yarı saydam olan ince tül perdeleri kullanırız.

3. Saydam Olmayan (Opak) Maddeler

Üzerine düşen ışığı hiçbir şekilde arka tarafa geçirmeyen maddelere saydam olmayan veya bilimsel adıyla opak maddeler denir.

Işık, opak bir maddeye çarptığında maddenin içinden geçemez. Işığın tamamı madde tarafından ya geri yansıtılır ya da emilir (soğurulur). Bu nedenle opak maddelerin arkasında kalan hiçbir nesneyi veya alanı göremeyiz. Işığın geçememesi aynı zamanda maddenin arkasında karanlık bir bölge olan "gölge" oluşumuna sebep olur (Bu konuyu bir sonraki bölümde daha detaylı inceleyeceğiz).

Günlük Yaşamdan Opak Madde Örnekleri: * Tahta kapılar, ahşap kitaplıklar, masalar * Tuğla ve beton duvarlar * Demir, çelik, alüminyum folyo gibi metaller * Kalın kitaplar, defter kapakları * İnsan vücudu * Aynalar (Aynalar ışığı çok iyi yansıtsalar da, arkasına ışık geçirmedikleri için opak maddelerdir.)

Evimizin duvarları opak malzemelerden (tuğla, beton) yapılmıştır. Eğer evimizin duvarları opak değil de saydam olsaydı, içeride ne yaptığımız sokaktan net bir şekilde görülürdü. Aynı şekilde, odanın içinin hiç görünmemesini istediğimiz gece vakitlerinde de opak özellikte olan "kalın güneşlik perdeler" kullanırız.

Kalınlığın Işık Geçirgenliğine Etkisi

Bir maddenin saydam, yarı saydam veya opak olması tamamen sabit, değişmez bir özellik değildir. Maddenin kalınlığı artırıldıkça ışık geçirgenliği azalır, kalınlığı azaldıkça ışık geçirgenliği artar. Bu çok önemli bir bilimsel kuraldır.

Aşağıdaki durumları düşünelim:

1. Saydam Bir Madde Kalınlaşırsa: Su, normalde saydam bir maddedir. Bir bardağın içindeki suyu veya sığ bir havuzun dibini rahatça görebiliriz. Ancak denizin derinliklerine indikçe, su tabakası o kadar kalınlaşır ki, Güneş ışığı deniz tabanına ulaşamaz. Bu nedenle okyanusların derinlikleri kapkaranlıktır. Demek ki suyun kalınlığı arttıkça ışık geçirgenliği azalır ve opak gibi davranmaya başlar.
2. Yarı Saydam Bir Madde Kalınlaşırsa: Sisli bir havada (yarı saydam) yürürken, birkaç metre önünüzdeki arabayı bulanık da olsa görürsünüz. Ancak sis tabakası çok kalınsa, göz gözü görmez olur; yani kalın sis ışığı tamamen keserek opak gibi davranır. Benzer şekilde, cam pencerenin kalınlığını çok fazla artırırsanız veya birden fazla camı üst üste koyarsanız görüntü bulanıklaşmaya başlar.
3. Opak Bir Madde İncelirse: Bir karton veya kâğıt parçası normalde opak kabul edilir ve ışığı geçirmez. Ancak onu mikroskobik düzeyde inceltirseniz veya çok ama çok ince bir kâğıt yaprağı kullanırsanız (örneğin pelür kâğıt), el fenerini arkasına tuttuğunuzda ışığın bir miktar sızdığını görebilirsiniz. Yani opak maddeler yeterince inceltildiğinde yarı saydam özellik gösterebilir.

Sık Karıştırılan Kavramlar ve Öğrenci Hataları

• Ayna Saydam Mıdır? Çoğu zaman aynanın camdan yapılması ve çok parlak olması nedeniyle öğrenciler aynayı saydam sanabilir. Oysa aynanın arkasına gümüş veya alüminyum bir sır çekilmiştir. Ayna ışığı çok iyi yansıtır ama arkasına geçirmez. Bu yüzden ayna opak bir maddedir.
• Renkli Camlar Saydam Mı? Arabaların güneş gözlükleri veya vitray denilen renkli camları, eğer arkasındaki nesneleri net (kendi renginde de olsa) gösteriyorsa saydam; eğer bulanık ve belirsiz gösteriyorsa yarı saydam olarak kabul edilir.
• Saydamlık Mutlak Mıdır? Hayır, yukarıda bahsettiğimiz gibi saydamlık, maddenin cinsinin yanı sıra kalınlığına da doğrudan bağlıdır.

Özetle, çevremizdeki maddeleri ışık geçirgenliği bakımından üç grupta inceleriz. Işığı tam geçirip net görüntü sağlayanlara saydam, ışığı kısmen geçirip bulanık görüntü sağlayanlara yarı saydam, ışığı hiç geçirmeyip arkasını göstermeyenlere ise opak (saydam olmayan) madde diyoruz. Bu sınıflandırmayı iyi bilmek, eşya tasarımında ve kullanımında hayatımızı kolaylaştırır.