Görünür Bölge: Görünür Işık Nedir? Neden Sadece Belli Renkleri Görebiliyoruz?

Elektromanyetik spektrumda insan gözünün görebildiği aralığı tanımlayan "görünür bölge"nin dalga boyu aralığı yaklaşık 380-700 nanometredir. 380 nm tarafı yüksek enerjili bölge olan mor-mavi ışığa, 700 nm tarafı ise düşük enerjili bölge olan kırmızı ışığa karşılık gelir. Görünür bölgede gördüğümüz renkler, sırasıyla gökkuşağında gördüğümüz renklerdir.

• Görünür ışığın dalga boyu 380-700 nanometre arasındadır.
• Görünür ışık için dalga boyu en büyük olan renk kırmızıdır (700 nanometre tarafı).
• Görünür ışık için dalga boyu en küçük olan renk mor-mavidir (380 nanometre tarafı).
• Görünür ışık için dalga boyları sıralaması küçükten büyüğe; mor, mavi, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızıdır.

Görsel Bölge (Görünür Işık)

Elektromanyetik radyasyonu oluşturan elektromanyetik spektrumun tüm bölgeleri ışık olarak adlandırılabilir. Ancak bizler bunun çok küçük bir bölümünü görebiliriz, bu bölgeyi de görünür bölge (veya "görünür ışık") olarak adlandırırız. Çünkü gözlerimizdeki fotoreseptör hücrelerden olan koni hücreleri sadece küçük bir bant aralığına duyarlıdır. Spektrumun diğer bölgeleri, görsel anlamda, biyolojik algı limitimizin dışında kalmaktadır. Bu nedenle insan gözü, elektromanyetik spektrumun yaklaşık %0.0035'lik bir kısmını görebilmektedir.

İnsanın görüş yeteneğinin neden bu aralığın dışına çıkılamamasının nedeni, evrimsel açıdan bu yönde bir seçilim baskısı ve/veya tür içi varyasyon bulunmamasıdır. Keza etrafımızda görünür bölge ışınları Güneş nedeniyle oldukça fazla bulunmaktadır. Oysa ki mikrodalga, X-ışını gibi ışınlar neredeyse hiç yoktur, dolayısıyla bunları görebilmek evrimsel açıdan da neredeyse hiçbir anlam ifade etmez. Hominid atalarımızın besin kaynakları olan meyveler görünür bölge dalga boylarında ışığı yansıtmaktadırlar ve türümüzün göz evriminin bu doğrultuda gerçekleştiği düşünülmektedir. Bununla birlikte görünür bölgeleri bizden farklı olan bazı kuş türlerinin besin kaynakları morötesi ışığı yansıtmaktadırlar.

Keza katarakt gibi durumlarda gözdeki lensin ameliyatla aldırılması durumunda, eğer yerine yenisi konmayacak olursa, göz mor bölge tarafında daha çok ışık görmeye başlar. Bu durum gördüğümüz nesnelerin rengini algılayış şeklimizi değiştirir, onları daha mavi-mor tonlarda yapar. Büyük ressam Claude Monet bu durumu tecrübe etmişti ve tablolarındaki farklılık durumu özetler nitelikteydi.

Tüm görünür bölgeyi barındıran bir beyaz ışık demeti prizmadan geçerse, farklı dalga boyları farklı açılarla kırılarak ayrılırlar ve renkleri oluştururlar. Çıplak gözle algılayabildiğimiz tüm renklerden oluşan görünür bölge, en küçük dalga boyuna sahip olan mor (380 nm) ve en büyük dalga boyuna sahip olan kırmızı (700 nm) renkleri arasındadır.

Burada resimlerden, boyalardan alışık olduğumuz renk kavramı kafanızı karıştırmamalı. Gökkuşağını oluşturan tüm renklerin birleşimi aslında beyaz renktir, fakat boyaların hepsini birleştirecek olursanız koyu bir ton ortaya çıkar. Bu, yansımanın ve soğurmanın doğasıyla alakalıdır.

Güneş'ten Gelen Görünür Işık

Görebildiğimiz ışığın doğal kaynağı, yıldızımız olan Güneş'tir. Güneş'in rengini çoğunlukla sarımsı olarak tanımlarız ve bu durum onun yüzey sıcaklığı (ya da etkin sıcaklığı) ile doğrudan ilişkilidir. Bu durum ışımanın doğasıyla ilgilidir, bir başka deyişle cisimler sıcaklıklarından ötürü bir ışıma yaparlar. Fakat insan gibi göreli olarak soğuk cisimler, görünür bölgede ışık yayacak kadar sıcak değildir. Bu nedenle geceleri insan gibi nesneleri gözleyebilmek için kızılötesi frekanslarda çalışan gece görüş kameraları geliştirilmiştir. Fakat Güneş'in yüzey sıcaklığı yaklaşık 5780 Kelvin (5500 °C) dolaylarındadır ve böyle bir cisim görünür bölgede oldukça fazla ışıma yapar. Bir demirin ısındıkça kızarmasının nedeni de budur.

Cisimlerin sıcaklıkları arttıkça, daha kısa dalga boylarında daha fazla ışınım yaparlar ve bu da onların renginin mavi tonlara kaymasına neden olur. Dalga boyu azaldıkça frekans ve enerji artmaktadır. Bu nedenle dalga boyu küçük olan mavi rengin sıcaklığı kırmızıdan daha yüksektir. Yıldızların renkleri de sıcaklıkları hakkındaki temel bilgiyi bizlere sağlar. Güneş'in yüzey sıcaklığı yaklaşık 5.500 °C olduğu için diğer renklerden daha fazla sarı rengi üretir. Eğer Güneş'in yüzeyi daha serin olsaydı (örneğin 3.000 °C) Betelgeuse yıldızı gibi kırmızımsı bir renkte görünürdü. Güneş daha sıcak olsaydı (12,000 °C civarı) yıldız Rigel gibi maviye dönerdi (Şekil 3).

Görünür Işık Dalga Boyu

Görünür ışığı oluşturan renklerin dalga boyu aralığı aşağıdaki tablodaki gibidir. Frekans arttıkça enerjinin arttığına ve dalga boyunun azaldığına dikkat edin. Bu durum ışığın dalga doğasıyla ilgilidir. Aradaki ilişki E=hf ve fλ = c denklemleriyle verilir. Burada E enerji, h planck sabiti, f frekans, λ dalga boyu ve c ise ışık hızıdır. Birimlerden nm nanometre, THz terahertz ve eV de elektronvolttur.

Elektromanyetik Spektrumun Diğer Bölgeleri

Birçok kişi tarafından bilinmese de aslında elektromanyetik spektrumun diğer bölgeleri olan gama ışınları, x-ışınları, moröte (ultraviyole), kızılöte (infrared), mikrodalga ve radyo dalgaları da tıpkı görünür bölge gibi birer ışıktır, yani fotonlardan oluşur. Tek fark dalga boylarıdır, dolayısıyla enerjileri, frekanslarıdır (birbirleriyle orantılı değiştiklerini hatırlayın). Genellikle radyasyon denilince akla oldukça zararlı bir kavram gelse de görünür ışık da diğerleri de birer radyasyondur. Zararlı radyasyonu ifade etmeye çalışırken aslında iyonize edici radyasyondan bahsederiz. Fakat bunların temelde aynı şey, yani birer foton olduğunu bilmek önemli.

Bitkiler, Fotosentez ve Görünür Bölge

Bitkilerin yapraklarının yeşil renkli olması, kloroplastlarında yer alan klorofillerin en çok yeşil dalga boyunu yansıtmasından kaynaklanır. Bu aynı zamanda şunu söyler, klorofiller mavi ve kırmızı dalga boyunu, yeşile göre daha fazla kullanır. Yıllar boyunca bitkilerin fotosentez gibi hayati görevleri için görünür ışığı nasıl kullandığı detaylıca çalışılmıştır. Bugün bu konuyu fotosentetik pigmentlerin ışığı soğurma spektrumu adı altında inceliyoruz. Yani her bir fotosentetik pigment (örneğin klorofil a), farklı dalga boylarını farklı miktarlarda soğurmaktadır.

Bitkilerin farklı dalga boylarındaki ışık altında, farklı morfolojilere sahip olduğu bilinmekte ve bu durum fotomorfogenez (photomorphogenesis) adı altında çalışılmaktadır. Örneğin mavi ışık ağırlıklı beslenen bitkilerde yaprak ve kök oluşumunun daha fazla desteklendiği, kırmızı ışık ağırlıklı beslenen bitkilerde ise meyve oluşumunun daha çok tetiklendiği bilinmektedir. Bu nedenle piyasada full spektrum adı altında hem mavi hem de mavi ışık barındıran (fakat yeşil eksikliği olan) bitki ışıklandırmaları görebilirsiniz. Bazı üretim tesisleri duruma göre bu ışıkları tercih etse de birçok yerde beyaz ışık kullanılmaktadır. Bu noktada beyaz ışığın yeşil dalga boylarını da barındırdığını ve bunun bitkiye katkısı olduğunu hatırlamakta yarar var. Ayrıca estetik amaçlarla evinizdeki bitkileri aydınlatmak istiyorsanız mor ışık pek tatmin edici olmayabilir.