Opaklık kavramını açıklamak için geçirgenliği tanımlamak gerekir. Geçirgenlik, saydam ya da ışığı geçiren olarak tanımlanabilir. “Opak madde nedir? Opak madde örnekleri nelerdir?” sorularını açıklarken ilk olarak geçirgenliğine göre madde çeşitlerini açıklamamız gerekir. Herhangi bir materyalin ışığı geçirip geçirmemesine göre maddeler üçe ayrılır:
- Saydam maddeler
- Opak maddeler
- Yarı saydam maddeler
Saydam maddeler, ışığın dağılmadan arka tarafına geçiş yapmasını sağlamaktadır. Yarı saydam maddeler ise, ışığın bir kısmının dağıldığı maddelerdir. Yani, ışığın şiddeti azalarak ilerlemektedir. Geçirgenlik boyutları, makroskopik ölçeklere göre belirlenmektedir. Makroskopik, büyük, ölçeklerde ışık şiddeti fotonlar üstünden ölçülmektedir. Fotonlar, ışığın birimleri olarak adlandırılabilir. Foton kavramı, kuantumda, elektromanyetik alanların incelenmesinde ve ışınların ölçülmesini mümkün kılan kalıp olarak kullanılan parçacık olarak açıklanabilir.
Işığın Geçirgenlik Formülü: Snell Kanunu
Maddelerin tamamı ile saydam olması, Snell kanununun takibi ile mümkündür. Snell kanunu, ışığın geliş ve kırılış açılarının sabit bir matematiksel formülüdür. Snell kanununa uyan ışınlar, dosdoğru ve kırılmadan maddelerin içerisinden geçmektedir. Ayrıca materyalin içerisinden geçen ışık bir görüntüye de sahiptir. Tıpkı gölgelerin oluşumu gibi ışığın da görüntüsü, saydam maddeler yolu ile mümkündür. Gökkuşağı da aynı şekilde oluşmaktadır. Yarı saydam maddeler, Snell kanununa uyma zorunluluğu taşımadığı gibi ışığın dağılmasını da desteklemektedir. Opak maddeler ise ışığın tamamen dağılmasını sağlar. Tıpkı bir duvar gibi düşünebileceğiniz opak maddeler, ışığı geçirmezler.
Geçirgenliğine Göre Maddeler
Saydam maddeler, genellikle tek bir renge ya da birden çok renge sahiptir. Bu sayede, ışığın kırılmadan geçmesi için uygun zemini oluşturur. Opak maddeler ise genellikle ışığı soğuran renklerdedir. Yani ışığı emmektedirler. Yaz mevsiminde, siyah renkte bir tişörtün daha çok terletmesi ve açık renkte giysilerin önerilmesi bu yüzdendir. Ayrıca ışığın kırılma açısı birkaç farklı etkene bağlıdır. Bu etkenler genel olarak şunlardır:
- Dalga boyutu
- Materyalin yapısı
- Renk faktörü
- Yapısal bozukluklar(boşluk, çatlak gibi)
Opak Maddelere Örnekler
Opak maddeler genel olarak mat olarak karşımıza çıkmaktadırlar. Opak maddeler, doğada da sıklıkla karşımıza çıkmaktadırlar. Örneğin, saklambaç oynarken arkasına ya da arkasına saklanabildiğiniz maddeler opak maddelere örnektir. Ya da, yandan bakıldığında, içerisindeki sıvıyı görüntüsüyle tahmin edemediğiniz bardaklar, opaktır. Tahta, seramik, porselen ve kil; su ve cam gibi ışığın bir kısmını yansıtırken diğer kısmını geçiren maddelerin aksine opaktır, yani ışık geçirmezdir. Opak maddelere verebileceğimiz diğer örnekler şunlardır:
- Karton ve mukavva
- Deri ceket
- Önündeki camdan ötürü ışığı yansıtsa ve geçirse de, arka cepheye ya da duvara ışığı iletmediği için saat
- Heykel
Opak Kelimesi Nereden Gelmektedir?
Türkçede opak kelimesine ilk kez yazılı olarak 1958 yılında rastlanılmaktadır. Türkçeye Fransızcadan geçen kelime Fransızca, opaque olarak karşımıza çıkmaktadır. Opaque; Fransızca, şeffaf olmayan anlamına gelir. Orijinali ise Latinceye uzanır ve Latince opacus sözcüğünden Fransızca opaque’a evrilmiştir. Opacus ise “gölgeli, karanlık” anlamlarına gelmektedir. Türkçeye, Fransızcadan serbest çağrışım yolu ile kazandırıldığı düşünülmektedir.
Katı Maddeler Neden Işığı Geçirmez?
Katıların ışığı geçirmemesinin sebebini dağınık yansıma ile açıklayabilir. Işığın katı maddelerin yüzeyinde bütün yönlerde dağılmasına, dağınık yansıma adı verilmektedir. Işığın yayılması için bozukluk, yani çatlak ve boşluk gibi yapısal durumların bulunmaması gerektiğinden bahsetmiştir. Katı maddeleri oluşturan mikroskobik maddelerin diziliminde düzensizlik bulunması, yapısal bir bozukluktur ve ışığın rahatça geçebilmesini için gerekli ortamın sağlanmasını engeller. Tanecikli ve boşluklu katı maddeler, bu sebeple dağınık yansıma yaparak ışığı geçirmezler.
Sıvılarda ve Katılarda Işık Geçirgenliği Nasıl Belirlenir?
Işığın nesne yüzeyinde yansıması, görüntünün beyne düşmesinde ve görülebilir olmasının temelini oluşturur. Yani, gözün görme işlevi, ışıkla alakalıdır. Bu sebeple, ışığın dağılım yolunu incelemek, görme yetisinin işlevsellik yöntemini de açığa çıkartır. Bunu sıvı ve katı ayrımı üstünden örneklemek mümkündür. Daha önce de belirttiğimiz gibi, dalga boyutu, ışığın materyaller üstünden dağılımını ve geçirgenliği etkiler.
Sıvılardaki ve katılardaki geçirgenliğin belirlenmesi de dalga boyutuna bağlıdır ve bu boyutun büyüklüğü, ışığın geçirilmesini destekler. Işığın görünürlüğü, Fizik alanında Brownian hareketi üstünden ve frekanslar yolu ile ayrıntılı biçimde açıklanmaktadır. Sonuç olarak, karmaşık şekilde ölçüm sonuçları ile açıklanabilen ışık geçirgenliği kavramı, katı maddelerin ışığı geçirmiyor oluşunu açıklar. Bu sayede, Türkçede opak olarak adlandırdığımız ışık geçirmezlik durumu somutlaştırılarak açıklığa kavuşur.
Bu tarz içerikleri okumaktan keyif alıyorsanız, Bilim sayfamıza mutlaka göz atın.