Fizik te Tayf Nedir Kısaca
Tayf renklerin, seslerin, elektromanyetik dalgaların ya da diğer fiziksel gerçeklerin, belli bir değer kümesi ile sınırlanmadan birbiri ardına süreklilik içinde sonsuz değişmesi durumudur.
Renk Tayfı
Başta güneş kaynaklı olan beyaz ışığın özel bir prizmadan geçirilerek renklerine ayrılmasıdır. Bu renkler en kısa dalga boyundan en uzununa kadar giden elektromagnetik tayfın çok küçük bir bölümüdür. Işık tayflarını inceleyen ilk kişi yerçekimi teorisinin de sahibi olan Sir Isaac Newton’dur.
Prizmadan geçirilen beyaz ışın temelde 7 renge ayrılır ancak bu renkler birbirine karışmış durumdadır. Bu renkleri daha iyi gözlemleyebilmek için tayfgözler denen bir alet kullanılır. Ortaya çıkan renkler mordan kırmızıya sıralanır.
Dalga Tayfı
Dalga tayfı çeşitli dalga boylarındaki sinyallerin ve bunların kuvvetlerinin tanımlanmasıdır. Tayf genelde dikey düzlemde genlik ve yatay düzlemde frekans bulunacak şekilde bir grafik olarak verilir.
Ses dalgaları için, ses tayfı terimi kullanılır. Ses tayfı seste oluşan yüksek ve alçak tonları gösterir.
Görünür ışık için ( dalga boyu 380nm ile 800nm arası ) tayf ışıkta beliren renkleri verir. Görünür ışık aslında gamma ışımasından radyo dalgalarına kadar uzanan elektromanyetik ışıma tayfının (bak. Elektromanyetik tayf) küçük bir bölümünü oluşturur.
Elektromanyetik tayf
Bildiğimiz beyaz ışık demeti, prizma denen özel olarak biçimlendirilmiş bir cam parçasından geçirildiğinde gökkuşağının renklerine ayrılır. Bu yolla ortaya çıkan, farklı renklerden oluşmuş kuşağa tayf denir. Görünür ışık tayfı, en uzun radyo dalgalarından en kısa dalga boylu gamma ışınlarına kadar uzanan elektromagnetik tayfın bütünü içinde çok küçük bir aralığı kapsar (bak. Işınım).
Büyük İngiliz bilim adamı Sir Isaac Newton ışık tayfını inceleyen ilk kişidir. Newton, karanlık bir odaya panjurundaki delikten giren güneş ışığı demetini prizmadan geçirip ekran üzerine düşürerek incelemişti (bak. Sìr Isaac Newton).
Işık saydam bir maddeden bir başka saydam ortama geçtiği zaman kırılır. Kırılma miktarı ışığın dalga boyuna bağlıdır. Mor ışık en kısa dalga boylu görünür ışıktır ve en çok mor ışık kırılır; uzun dalga boylu kırmızı ışık ise en az kırılandır. Bu yolla, gerçekte bütün renklerin bir karışımı olan beyaz ışık bir prizmadan geçirilerek renklerine ayrılabilir.
Yalnızca bir üçgen prizma kullanılarak oluşturulan tayfta farklı renkler, birbiriyle örtüştüğü için tam olarak ayırt edilemez. Tayfı doğru olarak inceleyebilmek için spektroskop ya da tayfgözler denen özel bir aygıt kullanılır. Örtüşme etkisini azaltmak için, ışık spektroskopa çok dar bir yarıktan sokulur. Böylece elde edilen ince ışık demeti yönlendirici denen yakınsak bir mercekten (bak. Mercek) geçirilerek paralel bir demet haline dönüştürülür. Paralel demet prizmadan geçer ve renkli ışınlara ayrılır. Bu ışınları toplayan bir başka yakınsak mercek bunları, ayrı şeritler halinde ekrana düşecek biçimde odaklar. Spektroskopun hemen hemen aynı renkteki iki ışık ışınını ayırma yeteneğine ayırma gücü denir; ayırma gücü özellikle yarık darlığına, ayrıca merceklerin niteliğine bağlıdır. Spektrogruf ya da tayfçeker ise, ekran yerine bir fotoğraf levhasının kullanıldığı ve bövlece tayfın fotoğraf kayıtlarının elde edildiği bir aygıttır. Spektrofotometreler, bir tayftaki her dalga boyundan ışık ışınlarının şiddetini (yeğinliğini) ölçmeye yarayan aygıtlardır; kimyasal ve biyokimyasal çözümlemelerde bu tür aygıtlar çok kullanılır. Farklı dalga boyu aralıklarının çözümlenmesi için özel spektroskoplar geliştirilmiştir ve bugün elektromagnetik tayfın tamamı incelenebilmektedir.
İki Tür Tayf
İki tür tayf vardır:
Salma tayfı
Soğurma tayfı
Akkor sıcaklığındaki bir ocak demin gibi yoğun ısı nedeniyle ışıyan (akkor halindeki) bir cismin ürettiği tayf bir salma tayfıdır. Akkor halindeki çoğu katı cisim, renk kuşaklarının birbiri içine girdiği kesiksiz bir tayf salar. Ama bir gaz içinden elektrik akımı geçirilerek akkor hale getirildiğinde, iki ya da daha çok parlak çizgiden oluşan bir tayf salar.
Örneğin, sodyum buhan parlak iki sarı çizgi, potasyum buhan ise iki kırmızı ve iki mor çizgi verir. Her element ya da katışkısız kimyasal maddenin kendine özgü bir salma tayfı vardır.
1814’te Alman bilim adamı Joseph von Fraunhofer (1787-1826), güneş tayfını ekran yerine teleskop kullanarak gözlemledi. Fraunhofer, güneş tayfındaki parlak renkleri düzenli aralıklarla kesen karanlık çizgiler bulunduğunu fark etti. Ayrıca, bu karanlık çizgilerden bazılarının konumlannın, belirli elementlerin salma tayflarındaki parlak çizgilerin konumlanna tamamen uyduğunu da belirledi, ama bunun bir anlamı olabileceğini düşünmedi.
Fraunhofer çizgilerinin anlamını 1861’de başka iki Alman bilim adamı, Gustav Robert Kirchhoff (1824-87) ve Robert Wilhelm Bunsen (1811-99) açıkladı. Güneş’in sıcak çekirdeğinden gelen beyaz ışık, pek çok elementin görece daha soğuk gazlarından oluşan renk-küreden (kromosfer) geçer. Bu geçiş sırasında, renkküredeki her element beyaz ışıktan, akkor haldeyken saldığı rengi soğurur. Böylece oluşan bu tür bir soğurma tayfındaki karanlık çizgiler belirli bir elementin salma tayfındaki parlak çizgilere karşılık düşer. Kirchhoff ve Bunsen, güneş tayfını çeşitli elementlerin tayflarıyla karşılaştırarak Güneş’te hangi elementlerin bulunduğunu saptadılar.
Spektroskopi, maddelerin kimyasal bileşimlerini belirlemeye yarayan önemli bir yöntemdir. Bu yöntemin uygulanabilmesi için katı ve sıvı maddeler bir elektrik arkının verdiği ısı yardımıyla buharlaştınlarak akkor hale getirilir. Astronomide yıldızlann, kuyrukluyıldızlann ve gezegenlerin bileşimlerini ve sıcaklıklanm araştırmak için spektroskopi tekniğinden yararlanılır. Dahası, soğurma ya da salma tayflarında çizgilerin konumlarındaki bir kayma, bir yıldız ya da gökadanın Güneş sisteminden uzaklaşmakta mı yoksa bu sisteme yaklaşmakta mı olduğunu gösterir. Bir yıldız ya da gökada uzaklaşıyorsa, “kırmızıya kayma” olur; yani, bir tayf çizgisi tayfın daha uzun dalga boylarının bulunduğu ucuna doğru yer değiştirir. “Maviye kayma” ise yıldız ya da gökadanın yaklaştığını gösterir (bak. Doppler Etkisi).
Gökkuşağındaki tayf
