Işık ve renk fiziği

Metin: Richard Baguley, Colin McDonald

Renk nasıl oluşur ve kullandığınız ışık kaynağı türü, gördüğünüz renkleri nasıl etkiler? ışık ve renk bilimini inceliyoruz.

Bir an durup etrafınıza bakın. Nesnelerin renklerine; ağacın kahvesine, yaprakların yeşiline.

Bu renkleri yaratan ne? Muhtemelen okulda farklı ışık frekanslarının renkleri nasıl oluşturduğunu ve bu farklı frekansların gördüğünüz rengi yaratmak üzere bir nesne tarafından emildiğini veya yansıtıldığını öğrenmişsinizdir. Elma yeşildir, çünkü yeşili yansıtıp diğer renkleri emer. Doğru, ama bu, hikayenin sadece bir kısmı.

Diğer kısmı, ışık kaynağı ve farklı ışık kaynaklarının renkleri görme şeklinizi değiştiren ışığı nasıl yarattığıdır. Renk bilimine bir göz atalım ve kullandığınız lamba tipinin evinizdeki renkleri nasıl değiştirdiğini görelim.

Görünür ışık spektrumu, farklı ışık frekanslarından oluşur ve bu frekanslar gördüğünüz rengi belirler. Örneğin, kırmızı ışık, görünür spektrumun bir ucunda 610-700 nm arasında dalga boyuna sahiptir. Diğer uçta ise mor, 410-450 nm arasında bir frekansa sahiptir. Arada da diğer renkler bulunur.

Okuldayken, renklerin sırasını hatırlamamıza yardımcı olması için ezberlediğimiz şu akrostişli ifadeyi hatırlıyorum: “Richard Of York Gave Battle In Vain”; kırmızı (red), turuncu (orange), sarı (yellow), yeşil (green), mavi (blue), çivit mavisi (indigo) ve mor (violet). Aynısının Amerikan İngilizcesindeki versiyonunu “ROY G. BIV” olarak hatırlarsınız. Bu dizi dışındaki renkler, gözle göremediğiniz ama bazı kameraların görebildiği renklerdir: bir uçta kızılötesi, diğer uçta morötesi.

Bunların da ötesinde diğer radyasyon tipleri bulunur; örneğin morötesinin ötesinde gamma ve x-ışınları, kızılötesinin ötesinde radyo dalgaları.

Nesnelerin rengini belirleyen, hangi frekanslardaki ışığı yansıtıp hangilerini emdikleridir; ancak bir püf noktası var: Nesneler, eğer renk ya da ışık orada mevcut değilse, o rengi yansıtamaz.

Bekleneceği gibi, farklı ışık kaynaklarının hangi renkleri yayacağı büyük ölçüde farklılık gösterir.

Örneğin, güneş ışığını ele alalım. Güneşli bir günde gözünüze ulaşan ışıkta spektrumun tamamından geniş çeşitlilikte renkler bulunur. Aşağıda bir spektrometre kullanarak bu ışığı bileşen renklerine ayırdık ve sonra da hangisinden ne kadar olduğunu ölçtük. Grafikte, çizgi ne kadar yüksekse o ışık renginden o kadar çok var demektir.

Gördüğünüz gibi, spektrumun çoğu için bu oldukça düz: Kırmızıdan sarıya doğru ışık hemen hemen aynı iken, mavi, çivit mavisi ve mor ise daha az. Bunun nedeni, mavi ışığın atmosferdeki su partikülleri tarafından diğer frekanslardan daha fazla saçıldığı Rayleigh saçılımı denen bir fenomen (yeri gelmişken, gökyüzünün mavi görünmesinin sebebi de bu).

Şimdi de bir telciğin elektrikle ısıtılması sonucu ışığın meydana geldiği geleneksel akkor flamanlı lambanın spektrumuna bakalım. Biraz farklı bir görünümü var; daha çok kırmızı ve turuncudan oluşuyor. Bu da iç mekanlarda çekilen fotoğrafların çokça turuncumsu çıkmasının nedenini açıklıyor, ama aslında biraz da karmaşık bir durum var.

Yine çok farklı görünen kompakt flüoresan lambanın (CFL) spektrumu da burada. Buradaki iniş ve çıkışların sayısına bakın: Geniş çeşitlilikte renkler üretmek yerine bu lamba belli dar renk bantlarında ışık üretiyor. Bunun sebebi ise çalışma şekli: Flüoresan lamba cıva buharını uyarmak çin yüksek voltajlı elektrik kullanır ki bu da ardından belli ışık renkleri yayar. Daha sonra bu, diğer renkleri yayan lamba tüpünün içindeki fosforu uyarır. Geniş çeşitlilikte renkler üretmesine rağmen spektrumda büyük boşluklar var: bazı renkler basbayağı yok.

Sırada, akkor flamanlı lambanın yerini almak için standart lamba soketine takılan LED lambanın spektrumu var. LED’in iniş çıkışları CFL’den daha az çünkü daha geniş alana yayılan renkler üreten birkaç fosfor kullanıyor. Ama yine de eksik şeyler var: Yaklaşık 450-475 nm arasında çok az ışık bulunan spektrumun mavi ucundaki büyük boşluğa bakın.

Demek ki bu ışık kaynaklarından her birinin farklı özelliklerde, farklı renk karışımında ışık ürettiklerini –ve bulunmayan farklı renklerin olduğunu- açıkça görebiliyoruz. Bütün bunlar ne anlama geliyor?

Şu anlama geliyor: Çevrenizdeki ışığın rengi sandığınızdan daha karmaşık ve dolayısıyla çevrenizi nasıl gördüğünüzü ve rengi nasıl algıladığınızı çok derinden etkiliyor.

Örneğin, yaklaşık 475 nm dalga boyunda koyu mavi bir nesneye baktığınızı düşünün. Güneş ışığında bu dalga boyunda ışık bulunur ancak LED ve CCFL’de bulunmaz. Ve bir nesne orada olmayan bir ışığı yansıtamaz. Peki o zaman ne olacak? Nesne görünmez mi olacak? Muhtemelen hayır.

Işık kaynağı bileşimi, yansıtılan renkler ve gözünüzün rengi nasıl algıladığı göründüğünden daha karmaşıktır. Bunu bir sonraki yazıda daha ayrıntılı ele alacağız.

Haber kaynağı: https://www.cnet.com/news/appliance-science-the-bright-physics-of-light-color/