Vakumdan gelerek bir maddenin yüzeyleri
arasına giren ışının elektriksel vektörü, ortamda bulunan atom ve moleküllerle
etkileşerek maddenin özelliklerine göre geçer, tutulur veya saçılır. Elektromagnetik
ışın ortamdan çok büyük hızlarda geçen bir enerji tipidir, geniş bir dalga boyu
(enerji) aralığını kapsar. Frekanslarına bağlı olarak madde ile etkileşimleri
farklı olur; oda sıcaklığında etki termal enerji şeklinde olurken çok yüksek
frekanslarda iyonlaştırıcı özellikler gösterir. Elektromagnetik ışın üç bölgeye
ayrılabilir: İyonizasyon bölgesi, non-iyoizasyon bölgesi ve oda sıcaklığı
(termal enerji 0.04 eV) bölgesi.
İyonizasyon Bölgesi: İyonizasyon bir
atomu bozarak kimyasal aktif bir iyon meydana getirir. Molekülde ise molekülü
oluşturan atomu bozarak molekülün özelliğini kaybetmesine neden olur.
Işın Tipi
|
Frekans, f (Hz)
|
Dalga Boyu, l (µm)
|
Enerji, E (eV)
|
Gama Işınları
|
1018 - 1023
|
10-4 - 10-8
|
104 - 108
|
X-Işınları
|
1016 - 1021
|
0.1 - 10-7
|
102 - 106
|
Bu bölgedeki etkileşim mekanizmaları, X- ve
gama (g)
ışınları için, fotoelektrik etki, Compton saçılması ve yeteri kadar yüksek
enerjilerde elektron pozitron çiftinin üretilmesidir. Ayrıca, UV fotonları da,
iyonizasyon enerjisinin üstünde atomları ve molekülleri bozucu bir etkileşim
yapar. g
ışınlarının enerjisi X-ışınlarından biraz daha yüksektir; bu nedenle de ancak
kurşun levhalarla tutulabilir,.daha giricidir.
Non-iyonizasyon Bölgesi: Non-iyonize
ışın atom veya molekülü bozmaz; mikro saniye veya daha kısa bir sürede,
molekülde kalıcı bir değişiklik olmaksızın, en düşük enerji seviyesine geri
dönülür. İyonizasyon enerjisinin altındaki UV fotonları, elektron geçişi
meydana getirerek kuvvetle absorplanırlar. Görünür ışın da elektron geçişine
neden olur. İnfrared ışın ise molekülleri titreştirir.
Işın Tipi
|
Frekans, f (Hz)
|
Dalga Boyu, l (µm)
|
Enerji, E (eV)
|
Ultraviyole Işınlar
|
7x1014 - 3x1017
|
0.39 - 0.01
|
3 - 103
|
Görünür Işık
|
4x1014 - 8x1014
|
0.77 - 0.39
|
2 - 3
|
İnfrared Işınlar
|
1012 - 5x1014
|
103 - 0.77
|
10-3 - 2
|
Mikro
Dalgalar ve Radyo Frekansları Bölgesi: Mikro dalgalar moleküler dönme
(rotasyon) ve bükülme (torsion) hareketlerine neden olurken radyo frekansları
için geçerli olan moleküllerin değişken polarizasyonu ısınmayı artırır.
Işın Tipi
|
Frekans, f (Hz)
|
Dalga Boyu, l (µm)
|
Enerji, E (eV)
|
Mikro dalgalar
|
1.6-30 GHz
|
187 - 10 mm
|
0.66 x 10-5
- 0.12 x 10-3
|
TV, FM radyo
|
54-1600 MHz
|
5.55 m -
0.187 m
|
0.22 x 10-6
- 0.66 x 10-5
|
Kısa dalga
|
1.605 - 54
MHz
|
187 - 5.55 m
|
66 x 10-8
- .22 x 10-6
|
AM radyo
|
500-1500 kHz
|
600 - 200 m
|
2 - 6 x 10-9
|
Elektromagnetik ışının özellikleri klasik
dalga modeli ile tanımlanabilir. Bu modelde dalga boyu, frekans, hız, ve genlik
gibi parametreler kullanılır. Elektromagnetik ışın vakumlu ortamlardan da
geçebilmesi nedeniyle yine bir dalga olayı olan ses dalgalarından farklı bir
durum gösterir. Dalga modeli, ışının absorbsiyonu (soğurma) veya emisyonu
(yayımlanma) olaylarını açıklamada yetersizdir. Absorbsiyon veya emisyonda
elektromagnetik ışın "foton" adı verilen enerji taneciklerini oluşturan
bir huzme olarak düşünülebilir; fotonun enerjisi, ışının frekansı ile
orantılıdır.
Işık taneciklerden mi yoksa dalgalardan mı
oluşmuştur? 20.Yüzyılın sonlarına kadar fizikçilerin çoğu ışığın dalgalardan
ibaret olduğunu savunmuşlardır. Fakat sonraları durumun farklı olduğu
gözlenmiştir. Işıkla ilgili pek çok olay ‘dalga’ kavramıyla açıklanabilir.
Ancak fotoelektrik etki ışığın tanecik özellikte olduğunun bir göstergesidir.
Elektronların bulunması da ışığın çift karakterli, yani tanecik ve dalga özellikler
taşıdığını gösterir. Örneğin, ışığın bazı dalga ve tanecik özellikleri
aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir.
Olay
|
Özellik
|
Olay
|
Özellik
|
|
Girişim
|
dalga
|
Fotoelektrik
etki
|
-
|
tanecik
|
Kırınım
|
dalga
|
Yansıma
|
dalga
|
tanecik
|
Polarizasyon
|
dalga
|
Kırılma
|
dalga
|
tanecik
|
