Herhangi bir CD�nin alt yuzeyine bakınca neden ışık renklerine ayrışıyor ya da CD nasıl oluyor da ucgen prizma ozelliği gosteriyor? (Can Deniz Gungormuş)


Bu olayın nedeni ışığın kırınımı. Benzer etkilerle hologramlarda, sedefte, tavus kuşu tuylerinde ve bazı kelebeklerin kanatlarında da karşılaşıyoruz. Kırınım (ve girişim), ışığın dalga yapısından kaynaklanıyor. Bir yuzeyin değişik yerlerinden yansıyan ışık dalgaları ust uste binerek kimi doğrultularda birbirlerini yok ediyor (yıkıcı girişim), kimi doğrultularda da birbirlerini guclendiriyor (yapıcı girişim). Bu nedenle de yuzeye baktığınız doğrultuya bağlı olarak farklı şeyler goruyorsunuz.
CD�lerde ışığı yansıtan ince bir aluminyum tabaka var. Bu tabaka uzerinde, birbiri ardınca sıralanmış cok sayıda tumsekten oluşan ve diskin merkezinden dışarıya doğru cok uzun bir spiral oluşturan bir iz (track) bulunur. CD�leri okumak icin bir lazer ışını bu izi takip ederek tumsek-cukurlar şeklinde kodlanmış bilgiyi okur. İz yarım mikron genişliğinde ve merkezden dışarıya doğru gittiğimizde iki iz arasındaki mesafe de 1,6 mikron kadar (1 mikron veya mikrometre milimetrenin binde biridir). Dolayısıyla, merkezden dışarıya doğru gittiğimizde, birbiri ardınca periyodik olarak sıralanmış paralel tumsekler var. İşte, ışığın kırınımına yol acan bu periyodik yapı.
CD�lerde ışık, hem tumseklerden hem de aralarındaki vadilerden yansıyor ama sadece tumseklerden veya sadece vadilerden yansısa bile sonuc değişmez (yazılabilir CD�lerde coğunlukla vadilerden yansır). Burada onemli olan tek parametre tumsekler arası mesafe (yani 1,6 mikron) ve bunun gorunur ışığın dalgaboyu mertebesinde olması (0,4-0,8 mikron). Bu şekilde periyodik dizilmiş doğrusal aynalardan (veya yarıklardan) oluşmuş yapılara biz kırınım ağı diyoruz.
Işık yuzeye duştuğunde, her bir atom bunu olası tum yonlere sacar. Gelen ışık cok sayıda atom tarafından sacıldığı icin, olası tum doğrultular icin her bir atomdan gelen ışığın birbiriyle nasıl girişime uğradığının incelenmesi gerekir. Kırınımı anlatan bircok ders kitabında yapıcı girişimin hangi doğrultularda olduğu anlatılır, ben burada sadece sonucları ozetleyeceğim.
Oncelikle, bildiğiniz yansıma yasasına uyan doğrultuda (yani gelme acısının yansıma acısına eşit olduğu doğrultu) her zaman yapıcı girişim olur. Bu sonuc dalgaboyundan bağımsız (dolayısıyla bunda renklere ayrışma yok) ve bunun icin bir kırınım ağı olması da gerekmiyor. Bu ışına sıfırıncı mertebe diyeceğim.
Fakat, kırınım ağlarında, bu bilinen doğrultu dışında belli başlı bir kac doğrultuda daha yansıma olur. Bunu deneyerek gozlemlemek en iyisi. Her yerde satılan oyuncak lazerleri CD yuzeyine doğrultarak, diğer mertebelerdeki cok sayıda yansımayı rahatlıkla gorebilirsiniz. Sıfırıncı mertebe bunların en parlak olanı. Bundan kabaca 15 derece acıyla ayrılmış (kırmızı ışık veren lazer icin) iki tane birinci mertebe ve bunlardan yaklaşık aynı acıyla ayrılan iki tane ikinci mertebe ışını rahatlıkla gorebilirsiniz. Gelme acısını değiştirerek daha yuksek mertebeleri de gormeniz mumkun.
Bu ışınların yansıma acısı, sadece dalgaboyunun kırınım ağı periyoduna oranına bağlı ve genel kural olarak dalgaboyu ne kadar buyukse, yansıma acısı da o kadar buyuk oluyor. Dolayısıyla, gelen ışık beyaz ise, birinci ve daha yuksek mertebedeki butun ışınlar renklerine ayrışıyor. CD�yi bir ayna gibi kullanarak bir ampule bakın. Sıfırıncı mertebede mukemmel bir goruntu gorursunuz. Ama birinci mertebedeki ışınlar ampulun renkleri kaymış bir goruntusunu oluşturduğu icin ampulu tanımanız cok gucleşir, coğumuz bunu sadece bir renk cumbuşu olarak algılar. Bu nedenle bir onceki deneyi tek bir dalga boyuna sahip bir lazerle yapmanız şart.
__________________