Metamalzeme Prizma

Işık ışınlarının iki ortamı birbirinden ayıran yüzeye geliş açısı ile gidiş açısı birbirinden farklıdır çünkü ışınlar bir ortamdan diğerine geçerken kırılır. Kırılma açısı, ışınların dalga boyuna bağlı olarak değişir. Dalga boyu kısaldıkça kırılma açısı büyür. Örneğin daha kısa dalga boylu olan mavi ışığın kırılma açısı, daha uzun dalga boylu olan kırmızı ışığın kırılma açısından büyüktür. Bu nedenle bir prizmanın içinden geçen beyaz ışık kendini oluşturan renklere ayrışır.

Yağmur yağarken gökkuşağı görülmesinin sebebi farklı renklerin farklı açılarla kırılmasıdır. Güneş ışınları yağmur damlalarının içinden geçerken iki kez kırılmaya uğrar: bir kez damlaya girerken, bir kez de damladan çıkarken. Ayrıca güneş ışınları damlanın içindeyken bir ya da birkaç kez yansır. Işınların damlaların içinde bir kez yansıdığı durumda renklerin dıştan içe doğru kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi, lacivert, mor olarak sıralandığı gökkuşağı oluşur. Işınlar damlanın içinde iki kez yansıdığı zamansa renklerin sıralaması tersine döner. Bu iki ayrı tip gökkuşağı da daha kısa dalga boylu ışınların daha büyük açılarla kırılmasının sonucudur. Gökkuşaklarının nasıl oluştuğu ile ilgili daha detaylı bir yazıya ulaşmak için tıklayınız.

Portekiz’deki Coimbra ve Lizbon üniversitelerinde çalışan bir grup araştırmacı uzun dalga boylu ışınları daha büyük açı ile kıran bir malzeme geliştirdi. Özellikleri hiçbir doğal maddeye benzemeyen bu gibi insan yapımı malzemelere metamalzemeler deniyor. Geliştirilen malzemenin doğal maddelerde örneği olmayan bir biçimde ışığı kırmasının nedeninin, malzemenin yapısındaki atomların dizilişiyle ilgili olduğu belirtiliyor. Bu olgu şimdilik ışık tayfının sadece mikrodalga kısmındaki ışınlarla gözlemlenebiliyor. Ancak gelecekte görünür ışık için de benzer malzemelerin geliştirilebileceği düşünülüyor. Dr. T. A. Morgado ve arkadaşlarının yaptığı araştırmanın sonuçları Applied Physics Letters’ta yayımlandı.

Geliştirilen malzemenin teknolojik cihazlarda farklı renklerin farklı açılarla kırılmasından kaynaklanan sorunları gidermek için kullanılabileceği belirtiliyor. Örneğin ışığı odaklamak için kullanılan mercekler aynı zamanda görüntünün bulanmasına da neden oluyor. Farklı renklerin farklı açılarla kırılması, aynı kaynaktan yayılan ışınların aynı noktada odaklanmasını imkânsızlaştırıyor. Ancak geliştirilen metamalzeme sayesinde bu sorun giderilebilir. Hem normal cam hem de yeni metamalzeme katmanları içeren bir malzeme aynı kaynaktan yayılan farklı renkleri aynı noktaya odaklayabilir.