Özel ege lġsesġ Mikrodalga Deney Düzeneği

3 

 

 

1.1.3 HIZ

 

Bir  dalganın  hızı,  dalgaboyu  ile  frekansının  çarpımına  eşittir. 

Dalgaboyu  ile  frekans 

arasındaki ilişki şöyle gösterilebilir: 

  

                                               

                                                    

 

?????? = ??????. ?????? 

                                                  

(2) 

 

Bu  denklemde   

dalganın  hızını, 

λ

 

dalgaboyunu, 

?????? 

dalganın

 

frekansını  belirtir

.  Vakumda 

(boşlukta)

 elektromanyetik dalgalar dalga

boyuna bağlı olmaksızın aynı hızla hareket ederler.

 

??????

 se

mbolüyle gösterilen ve 2,99. 10

8

 ms

-1

 

değerinde olan bu hıza ışık hızı denir. Işık,

 havada 

2,99.10

8

 ms

-1

, suda 2,25.10

8

 ms

-1

, camda ise yaklaşık 2.10

8

 ms

-1

 

hızında hareket eder. Işık 

hızı için (2) denklemi,

 

                                            

                                                              

?????? = ??????. ??????

                                                                  (3) 

şeklinde ifade edilir

[8]. 

1.1.4 

IĢık Hızı Nasıl Ölçülür?

 

Geçmişten bugüne kadar ışık hızını ölçmek için birçok deneme yapılmış ve bu denemelerde 

farklı  yöntemler  kullanılmıştır

[6,14]. 

Kullanılan  bu  yöntemlerin  incelenmesi  ışık

 

hızı 

ölçümünün 

tarihsel evrimi 

hakkında önemli bilgiler verir. 

 

17.  yüzyıla  kadar  ışığın  sonsuz  hızda  ilerlediği  varsayılıyordu.  Buna  dayanak 

olarak,  ay 

tutulması  sırasında  Dünya‟nın

,  Ay

‟a  düşen  gölgesinde  gözlemlenen  bir  gecikme  olmayışı 

gösteriliyordu.

 

Işık  hızını  ölçmek  için  yapılan  ilk  girişim  Galileo  tarafından  yapıldı.

  Galileo, 

aralarında  5  mil  kadar  mesafe  bulunan  kulelere  iki  gözlemci  yerleştirerek,  ışığın  hızını 

ölçmeyi denedi. 

Bu denemede her bir 

gözlemci bir fener taşıyordu. Bir gözlemci önce kendi 

fenerini açacak daha sonra diğer gözlemci birinci gözlemcinin fenerinden gelen ışığı gördüğü 

anda  kendi  fenerini  açacaktı.  Böylece  ışığın  hızı  kuleler  arasında  ışığın  geçiş  zamanının 

bilinmesiyle  elde 

edilebilirdi.  Ancak  ışığın geçiş  zamanı  gözlemcinin reaksiyon  zamanından 

çok küçük olduğu için ışığın hızını bu şekilde ölçmek mümkün olmadı

.  

Işığın  sabit  hızla  ilerlediğini  gösteren

 i

lk  başarılı  deneme  1675

 

yılında  Olaus  Roe

mer 

tarafından  gerçekleştirildi. 

Roemer

‟in

 

yaptığı  uzun  süreli  ve  sabırlı  gökyüzü  gözlemlerinde 

Jüpiter‟in  uydularından  Io‟nun  tutulmasındaki  gariplik  dikkati  çekmişti.  Dünya  ile  Jüpiter 

birbirine  yakınken  Io‟nun  tutulması  az,  uzaklık  artınca  da  çok  sürüyordu.

  Roemer  bunu 

Dünya ile Jüpiter arasındaki mesafe artınca ışığın daha fazla yol almasına bağladı.

 

Jüpiter, 

Güneş  etrafındaki  bir  dönüşünü  12  yılda  tamamlar.  Dünya,  Güneş  etrafında  180  derece 

dönünce  Jüpiter  sadece  15  derece  döner.  Yani  6  ayda  dünya  yaklaşık

 

olarak  Jüpiter‟den 

Dünya  Güneş  arası  uzaklığın  iki  katı  kadar  uzaklaşır.  Io‟nun  tutulma  süresindeki  artışı 

yaklaşık  olarak  20  dakika  ölçen  Roemer,  ışığın  hızını  2,3

.10

8

  ms

-1

 

olarak  ölçtü

. 

Bu  çok 

yaklaşık  bir  sonuçtu.  Çünkü  o  zamanlar  gezegenler  arası  uzak

l

ık  tam  olarak  bilinmiyordu. 

1726'de  James  Bradley  D

ünya‟nın

,  G

üneş  etrafında  dönmesi  sonucu  oluşan  yıldız 

konumlarındaki  sapmaları  gözlemleyerek  başka  bir  tahminde  bulundu.  Draconis

 

yıldızını 

---

4 

 

gözlemledi  ve  yıl  boyunca  yıldızın  konumunun  değiştiğini  fark  etti.  Paralax  metodunu 

kullanarak ışığın hızını 3

,01

.10

8

 

ms

-1

 olarak buldu. 

Işık hızı, çok uzun süren birçok denemeden sonra ilk olarak günümüzde kesin kabul edilen 

değerine en yakın 

olarak, 

Hippolyte Fizeau tarafından 1849

 

yılında hesaplandı. 

Fizeau 

Şekil 

2‟deki gibi dönen bir dişli kullanarak ışığın hızını 3,15.10

8

 ms

-1

 

olarak hesapladı. Fizeau, hızlı 

dönen  bir

 

dişlinin  iki  dişi  arasından  ışığı  geçirip  8  km  ötede  duran  aynadan  ışığın  geri 

yansımasını  sağladı.  Fizeau  dişliyi

 

yeterince  büyük  bir  hızla  döndürüp,  aynadan  yansıyan 

ışığın bir sonraki boşluktan geri gelmesini sağladı. Fizeau dişli ile ayna arasındaki me

safe ve 

dişlinin  dönüş  hızını  bildiğinden  ışığın  hızını  rahatlıkla  hesapladı.

 

Bu  yöntem  ışık  hızının 

hesaplanmasında kullanılan ve kesin sonuç veren ilk yöntem

dir. 

 

1862 yılında Foucault dönen sekizgen bir ayna k

ullanarak 

ışığın hızını 2,98.10

8

 ms

-1

 olarak 

hesapladı.  Şekil  3‟teki

 

düzeneği  kullanarak  dönen  aynadan  yansıttığı  ışığı  uzaktaki 

                         

başka  bir  sabit  aynadan  tekrar  dönen  aynaya  yansıttı.  Sekizgen  ayna  uygun  bir  hızla 

döndüğünde,  uzaktaki  aynadan

 

yansıyan  ışığın  gidip  gelme  süresinde,  ardışık  iki  ayna  yer 

değiştirirse  gözlemci  ışık  kaynağını  tekrar  görür.  Dişli  yönteminde  olduğu  gibi  ışığın  gidip 

gelme 

süresi ve aynaların dönüş hızı bilindiğinde ışığın hızı ölçülebilir.

 

 

 

1958'de Froome mikrodalga interferometreyi kullanarak 

ışık hızını

 2,99.792.5.10

8

 ms

-1

 olarak 

ölçtü. 1970 de lazer teknolojisinin gelişmesiyle yüksek spektrum kararlılığı ve caesium sabiti 

sayesinde  daha  iyi  sonuçlar  elde  edildi.  Şimdi  ışık  hızı  artı  eksi  1  m

s

-1

  hata  seviyesinde 

ölçülebilmektedir. En son 1983‟

de 2,99.792.458.10

8

 ms

-1

 

olarak ölçülmüştür

. 

 

 

ġekil 2. Dönen diĢli metodu

 

ġekil 3. Dönen ayna 

metodu 

---