Sahnede Kırmızı Elbise
Bir tiyatro provasında oyuncu kırmızı bir elbise giyiyor. Işıkçı sahneyi önce beyaz, sonra kırmızı, en sonunda mavi spotla aydınlatıyor. Beyaz ve kırmızı ışıkta elbise kırmızı görünüyor; mavi ışık yanınca elbise neredeyse siyaha dönüyor. Elbisenin boyası değişmedi. Değişen, elbiseye ulaşan ışıktı.
Bir cisim ışık üretmez (lamba ya da ekran değilse); üzerine düşen ışığın bir kısmını soğurur, kalanını yansıtır. Gözümüz yansıyanı görür. Kırmızı boya kırmızıyı yansıtır, geri kalan renkleri soğurur. Spot mavi olunca yansıtacağı kırmızı ışık ortamda yoktur; mavi ışığı da soğurduğu için göze hiçbir şey ulaşmaz ve elbise siyah görünür. Siyah bir renk değil, göze ulaşan ışığın yokluğudur.
Görünür Işığın Sayıları
Görünür ışığın dalga boyu yaklaşık 400 nm ile 700 nm arasındadır. Boşlukta bütün renkler $c = 3 \times 10^{8}$ m/s ile yayıldığından $f = \frac{c}{\lambda}$:
| Renk | Yaklaşık $\lambda$ | Frekans | Foton enerjisi |
|---|---|---|---|
| Kırmızı | 700 nm | $4{,}3 \times 10^{14}$ Hz | en düşük (≈1,8 eV) |
| Yeşil | 530 nm | $5{,}7 \times 10^{14}$ Hz | orta |
| Mavi | 470 nm | $6{,}4 \times 10^{14}$ Hz | daha yüksek |
| Mor | 400 nm | $7{,}5 \times 10^{14}$ Hz | en yüksek (≈3,1 eV) |
Kırmızıdan mora doğru dalga boyu kısalır, frekans ve enerji artar. Morun ötesindeki morötesi ışığı göz algılamaz; kırmızının ötesindeki kızılötesini de algılamaz.
Mini soru: Dalga boyu 600 nm olan turuncu ışığın frekansı nedir? $f = \frac{3 \times 10^{8}}{6 \times 10^{-7}} = 5 \times 10^{14}$ Hz.
Renkli Işık Altında Cisimler
Işıkta üç ana renk kırmızı (K), yeşil (Y) ve mavidir (M). İkişer ikişer toplandıklarında: K + Y = sarı, K + M = eflatun (magenta), Y + M = camgöbeği; üçü birlikte beyaz. Telefon ekranındaki her nokta bu üç renkli küçük ışıklardan oluşur.
Sarı bir cisim, kırmızı ile yeşili (ve sarıyı) yansıtır, maviyi soğurur. Farklı ışıklar altında ne görünür?
| Cisim | Kırmızı ışıkta | Yeşil ışıkta | Mavi ışıkta |
|---|---|---|---|
| Beyaz | kırmızı | yeşil | mavi |
| Kırmızı | kırmızı | siyah | siyah |
| Sarı | kırmızı | yeşil | siyah |
| Camgöbeği | siyah | yeşil | mavi |
Sık yapılan hata: Işıktaki ana renklerle boyadaki ana renkleri karıştırmak. Işıklar toplanır: kırmızı ve yeşil ışık üst üste düşünce sarı görülür. Boyalar ise ışıktan renk çıkarır; sarı ile mavi boya karışınca yeşil elde edilir, çünkü ikisinin de ortak yansıttığı tek renk yeşildir.
Filtreler de çıkarma yapar. Kırmızı filtre yalnız kırmızıyı geçirir. Önüne yeşil bir filtre daha konursa kırmızı ışık orada soğurulur ve arkaya hiç ışık geçmez.
Prizma Renkleri Nasıl Ayırıyor?
Boşlukta bütün renkler aynı hızda gider; camda ise farklı hızlarda. Tipik bir camda kırılma indisi kırmızı için yaklaşık 1,51, mor için yaklaşık 1,53'tür:
$v_{\text{kırmızı}} = \dfrac{3 \times 10^{8}}{1{,}51} \approx 1{,}99 \times 10^{8}$ m/s, $v_{\text{mor}} = \dfrac{3 \times 10^{8}}{1{,}53} \approx 1{,}96 \times 10^{8}$ m/s
Fark küçük ama yeterli: mor daha çok yavaşladığı için daha çok kırılır, kırmızı en az kırılır. Beyaz ışık prizmadan çıkarken renklerine yelpaze gibi açılır. Gökkuşağında her yağmur damlası küçük bir prizmadır: ışık damlaya girerken kırılır, arka yüzeyden yansır, çıkarken yeniden kırılır.
Prizma renk üretmez, var olanı ayırır. Ayrılan renkler ikinci, ters çevrilmiş bir prizmadan geçirilince yeniden beyaz ışık elde edilir.
Gökyüzü Neden Mor Değil?
Hava molekülleri ışığı her yöne saçar ve saçılma dalga boyunun dördüncü kuvvetiyle ters orantılıdır. Mavi (450 nm) ile kırmızıyı (700 nm) karşılaştıralım:
$\left(\dfrac{700}{450}\right)^4 \approx 5{,}9$
Mavi ışık kırmızıdan yaklaşık 6 kat daha çok saçılır; gökyüzünün her noktasından gözümüze mavi ışık ulaşır. Peki mor daha da kısa dalga boylu; gökyüzü neden mor değil? Üç neden var: Güneş ışığında mor, maviden azdır; morun bir kısmı atmosferin üst katmanlarında soğurulur; gözümüz mora maviden çok daha az duyarlıdır.
Gün batımında Güneş ufuktadır ve ışık atmosferde çok daha uzun yol alır. Mavi yol boyunca saçılıp tükenir; göze doğrudan ulaşan ışıkta kırmızı ve turuncu baskın kalır.
Su da renkleri ayırır, ama saçarak değil soğurarak. Su kırmızı ışığı ilk birkaç metrede yutar; mavi onlarca metre derine iner. Dalgıçların 20 m derinlikte çektiği fotoğraflarda kırmızı bir mayonun kahverengi-gri görünmesinin nedeni budur: yansıtacağı kırmızı ışık o derinliğe ulaşmamıştır.
Yaprakların yeşili de soğurma ile açıklanır. Klorofil kırmızı ve mavi ışığı soğurup fotosentezde kullanır, yeşili büyük ölçüde geri yansıtır. Yeşil, bitkinin işine en az yarayan renktir. Mini soru: Yalnız yeşil ışıkla aydınlatılan bir serada bitki nasıl görünür, iyi büyür mü? Yeşil görünür ama fotosentez için en az yararlanabildiği ışığı aldığı için büyümesi yavaşlar.
AYT ipucu: "Boşlukta" sözcüğünü görünce renklerin hızları eşittir; "camda, suda" görünce mor en yavaş ve en çok kırılandır. Renkli ışık altında cisim sorusunda önce cismin hangi renkleri yansıttığını listeleyin, sonra ortamdaki ışıkla kesiştirin.
Sık sorulanlar
Mavi bir cisim kırmızı ışıkta neden siyah görünür?
Mavi cisim yalnız maviyi yansıtır, kırmızıyı soğurur. Ortamda mavi ışık olmadığı için göze hiç ışık ulaşmaz ve cisim siyah görünür.
Renkler boşlukta farklı hızlarda mı gider?
Hayır. Boşlukta bütün renkler 3×10⁸ m/s ile gider. Hız farkı yalnız cam ve su gibi maddesel ortamlarda ortaya çıkar; mor en çok yavaşlar.
Işıkta ana renkler neden kırmızı, yeşil ve mavidir?
Gözdeki renk alıcıları bu üç bölgeye duyarlıdır. Üç ışık uygun oranlarda toplandığında göz bütün renkleri, eşit oranlarda ise beyazı algılar.