Işığın parçacıklar veya dalgalardan oluşup oluşmadığı hakkında bir tartışmanın ilk yıllarında, dalga-parçacık ikili doğası elektronların karakteristik özelliği kısa süre içinde bulunmuştu. Dalgalar gibi ışığın parçacık özelliğini açıklayabilmek için keşfedilen fotoelektrik olayın yanı sıra, ışığın bir parçacığın doğasına da sahip olduğu fotoelektriğin aydınlatıldığı yüzyılın başında kanıtlandı. Diğer taraftan elektronların parçacık özellikleri, de Broglie hipotezi ve Davisson-Germer deneyi ve daha sonraki deneyler elektron dalga doğasını belirlendiğinde belgelendirilmiştir.
Kısaca fotoelektrik olay:
Fotoelektrik olay ilk gözlendiğinde dikkat çekici yönleri şöyleydi:
- Elektronlar anında yayılacaktır, hiçbir gecikme olmadan!
- Işığın yoğunluğunu arttırmak fotoelektronların sayısını artırır, fakat bunların en yüksek kinetik enerjisi de artmıştı!
- Kırmızı ışık elektronlarının çıkarılmasına neden olmaz, ışığın yoğunluğu ne olursa olsun!
- Zayıf ultraviyole (mor) ışık yalnızca birkaç elektron çıkarır, ancak onların maksimum kinetik enerjileri uzun dalga boylu yoğun ışık için olanlardan daha fazladır!
Fotoelektrik deneyinden elde edilen veri analizleri çıkarılan elektronların enerjisinin aydınlatıcı ışığın frekansı ile orantılıydı. Bu dışa vuran elektronların enerjisinin ışığın frekansı ile orantılı olduğunu gösterir. Çıkarma enerjisinin ışık parlaklığının toplam enerjisinden bağımsız olduğu kayda değer gerçeği elektronun tüm enerjisini verdiği bir parçacık gibi etkileşmesi gerektiğini gösterir. Siyah cisim ışıması deneyinde ışık enerjisi ile ayrık demetlerin yalnızca mevcut olabileceği Planck hipotezi ile de bu uyum sağlandı.
Dalga-Parçacık İkiliği: Işık
Işık parçacıklar (fotonlar) veya dalgalardan oluşur mu? Bir ışık ile gözlenen olayların farklı türler üzerine odaklanıldığı zaman, güçlü bir durumda bir dalga görüntüsü oluşabilir: 20. yüzyılın başlarında, çoğu fizikçi yukarıda anlatıldığı bir parçacık doğası çağrıştırmasına gerek kalmadan ışığın bir dalga ile tamamen açıklanabildiği gibi olaylar/olgular tarafından ikna edildi. Bunun da ötesinde ise hikaye sona ermemişti;
| Olgu/Olay | Dalgalar açısından açıklananlar. | Parçacıklar açısından açıklananlar. |
| Yansıma |  |
 |
| Kırılma | |
|
| Girişim | |
 |
| Kırınım | |
|
| Kutuplaşma | |
|
| Fotoelektrik olay |  |
|
Işık ile en yaygın gözlenen olgular/olaylar dalgalar ile izah edilebilir. Fakat fotoelektrik olayı ışığın parçacık doğasına da sahip olduğunu. Daha sonra elektronların da çift doğaya sahip olduğu bulunmuştur.
Ece Kutlu
Gazi Üniversitesi Fizik Bölümü
Kuark Moleküler NanoBilim Araştırma Grubu
Kaynak: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/mod1.html
