Fizik-Kimya-Matematik
Dr. Sevda Seçer Esmer
23/09/2020 - 17:19

Spektroskop ile Işığı İnceleyelim

Zorluk:
Orta

Deneyler köşesinin bu etkinliğinde kendi yaptığımız spektroskobu kullanarak ışığı bileşenlerine ayırıyoruz.

Çizen: Mert Oskeroğlu

Güneş ışığı, prizmanın içinden geçtiğinde kendini oluşturan farklı renklere ayrılır. Peki farklı aydınlatma kaynaklarından yayılan beyaz ışıkların hepsinin yapısı birbirinin aynısı mı? Deneyler köşesinin bu etkinliğinde kendi yaptığımız spektroskobu kullanarak farklı ışık kaynaklarından yayılan ışığı bileşenlerine ayırıyoruz.

Bilmekte Fayda Var!

Bir cisimden yansıyan ya da bir ışık kaynağından çıkan ışınlar göze ulaştığında o cismi görürüz. Bir cismi hangi renkte gördüğümüz ise gözümüze gelen ışığın dalga boyuna bağlıdır. Beyaz ışık farklı dalga boylarındaki ışınların bir bileşimidir.

Işık uzayda ışık hızı ile yayılan elektromanyetik bir dalgadır. Dalgaların iki önemli özelliği, dalga boyu ve frekanstır. Işık ışınlarının frekanslarına ya da dalga boylarına göre sıralanmasıyla ışık tayfı elde edilir. Gözlerimiz ışık tayfının 400 ile 800 nanometre dalga boyu aralığındaki bir kısmını algılayabilir. Bu bölge görünür bölge olarak isimlendirilir.

Bir malzeme ışık ile etkileştiğinde ya da ışık yaydığında, malzemeden gelen ışığın özellikleri incelenerek malzemenin yapısındaki elementler ve moleküller hakkında bilgi sahibi olunabilir. Spektroskopi ışık-madde etkileşimiyle ilgilenen bilim dalıdır.

Spektroskop ise görünür ışığı dalga boylarına ayırmak için kullanılan bir cihazdır. Astrofizikçiler spektroskop yardımıyla gök cisimlerinin -örneğin yıldızların, gezegenlerin- yapısını anlamaya çalışır. Çünkü her gök cisminin kimyasal bileşimi farklı olduğundan her birinin spektrumu da kendine özgüdür. 

Nelere İhtiyacımız Var?

  • 25 x 25 cm boyutlarında karton
  • Kullanılmamış CD
  • Karton
  • Maket bıçağı
  • Bant

Ne Yapıyoruz?

  • Kartonu 8 cm çapında, 25 cm uzunluğunda bir silindir olacak şekilde rulo hâline getirelim ve bant yardımıyla sabitleyelim.
  • Silindirin bir tarafını ışık girmeyecek şekilde kartonla kapatalım.
  • Silindiri, kartonla kapattığımız alt kısmın 6,5 cm yukarısından işaretleyelim. Daha sonra silindiri bu noktadan alt kısma 3 cm kalıncaya kadar yaklaşık 30 derecelik eğimle keselim.

  • Silindiri kartonla kapattığımız alt kısmının 3,5 cm yukarısından, kestiğimiz bölümün karşısına gelecek şekilde, işaretleyelim. Bu noktada bir kenarı yaklaşık 1 cm olan kare şeklinde bir boşluk oluşturalım.

  • Yatay şekilde kestiğimiz kısma CD’yi yerleştirelim. CD’nin parlak kısmı silindirin açık ucuna bakmalıdır.

  • Kartondan 9 cm çapında bir daire keselim.

  • Daireyi ortadan ikiye keselim.

  • İki yarım daireyi aralarında 1-2 mm kalacak şekilde silindirin açık ucuna bantla sabitleyelim. Yarım dairelerin ortasındaki çizginin spektroskopta baktığımız küçük kareye göre yatay konumda olmasına dikkat edelim.

  • Yarım dairelerin arasındaki boşluğu çeşitli ışık kaynaklarına tutup, silindirin üzerindeki delikten bakarak CD’nin yüzeyindeki yansımaları inceleyelim.

Uyarı: Spektroskop doğrudan Güneş’e tutulmamalıdır.

Ne Oldu?

Bilgi CD’ye kaydedilirken 0 ve 1 şeklinde kodlanır. 0 ve 1 kodları CD’nin yüzeyine dijital olarak kaydedilirken CD’nin yüzeyinde gözle görülemeyecek kadar küçük düzlükler ve çukurlar oluşturulur. Bu yapıların birbirleri arasındaki mesafe mikrometre yani metrenin milyonda biri ölçeğindedir.

Çizen: Mert Oskeroğlu

Spektroskobumuzu yönelttiğimiz kaynaktan gelen ışık CD’nin yüzeyindeki çukurlara çarptığında kendini oluşturan dalga boylarına ayrılır ve bir ışık tayfı oluşturur. Çünkü farklı dalga boylarındaki ışınlar farklı açılarla kırılır.

Çizen: Mert Oskeroğlu

Spektroskobumuzla güneş ışığını inceleyelim. Bunun için spektroskobumuzu doğrudan Güneş’e tutmadan gökyüzüne doğrultalım. Güneş ışığının kırmızıdan mora farklı renklerden oluştuğunu görürüz.

Spektroskobumuzla LED aydınlatmaya baktığımızda aşağıdaki şekilde bir görüntü görürüz.

Spektroskobumuzla floresan aydınlatmaya baktığımızda aşağıdaki şekilde bir görüntü görürüz.

Floresan ve LED ışık kaynaklarının her ikisinin de yaydığı ışığı beyaz olarak algılarız. Ancak kendi yaptığımız spektroskop sayesinde bu iki ışık kaynağından yayılan ışınların farklı ışık tayflarına sahip olduğunu yani farklı dalga boylarında ışınlardan oluştuğunu gördük. Güneş ışığının ve LED aydınlatmadan yayılan ışığın ışık tayflarındaki renkleri arasında kesintisiz bir geçiş vardı. Floresan ışık kaynağının ışık tayfında ise belirli bölgelerin daha parlak ve kesikli bir yapıda olduğunu gördük.

Siz de mum ışığı, el feneri gibi farklı ışık kaynaklarının ışık tayflarını inceleyerek karşılaştırma yapabilirsiniz.

Kaynaklar:

 

Yazar Hakkında 
Dr. Sevda Seçer Esmer
Zeytinburnu Şehitler Bilim ve Sanat Merkezi 
Fen Bilimleri Öğretmeni

 

Fizik-Kimya-Matematik

Aşağıda soru işareti ile gösterilen yerlere hangi rakamlar getirilmelidir?

Sevgili gençler, her zaman olduğu gibi önce geçen ay sorduğumuz problemin çözümü ile başlayalım.