Uzay Ansiklopedisi 3: Ön Bilgiler

Uzay Ansiklopedisi 3: Ön Bilgiler

23 Temmuz 2018 0 Yazar: Tuğba YELİZ

Daha önceki 2 yazımızda ışığın dalga özelliğinden ne şekilde yararlandığımızdan biraz bahsettik. Şimdi biraz da ışığın parçacık özelliğinin ne işimize yaradığına bakalım. Bunun için önce foton ve fotoelektrik kavramlarına bir göz atmakla işe başlayabiliriz.

Fotonlar, elektromanyetik dalgaların taşıyıcısı olan atom altı parçacıklardır. Işığın temel birimi fotondur.

Bir cisim bir gözlemciye göre hareketsiz olduğunda o cismin sahip olduğu kütle durağan kütle olarak adlandırılır. Fotonların durağan kütlesi sıfırdır, çünkü fotonları bir gözlemci olarak durgun halde gözleyemezsiniz. Sürekli hareket halindedirler ve hareket hızları da ışık hızıdır. Işık, boşlukta 1 saniyede yaklaşık 300 bin kilometre yol alır.

Fotonlar enerji taşıyan paketçikler olarak da bilinirler. Yeterli enerjiye sahip bir foton, metal bir yüzeye çarptığında, yüzeyde bulunan atomlardan elektron koparabilir. Bu olaya fotoelektrik olay, kopan elektronlara da fotoelektron adı verilir.

Bu noktada bilmeyenler için bir not düşelim; Albert Einstein’in Nobel ödülünü alma nedeni meşhur İzafiyet Teorisi değil, fotoelektrik etki konulu çalışmalarıdır.

DEDEKTÖRLER

Dedektörler, elektromanyetik dalga formundaki enerji akısını, ölçülebilir niceliklere çeviren ve kayıt edilmesini sağlayan cihazlardır. Bilinen en basit dedektör insan gözüdür (ama mesela kaydetme yeteneği yoktur). Bunun dışında fotoğraf plağı, fotokatlandırıcı tüp gibi birçok eski tip dedektör vardır. Ancak bunların hepsinin bazı dezavantajları bulunduğundan, günümüzde en çok kullanılan, en verimli ve kullanışlı dedektörler CCD’lerdir.

Fotonların fotoelektrik özelliği, CCD adlı dedektörleri astronomide etkin bir şekilde kullanmamızı sağlar.

CCD (charge coupled device) dediğimiz cihazların çeşitleri olmakla beraber, çalışmasının temel prensibi şudur: CCD içerisinde silikon bir tabaka bulunur. Bu tabakalar fotoelektrik olay için uygun malzemeler olduklarından, CCD yüzeyine düşen fotonlar, bu tabakalardan elektronlar koparırlar. Kopan elektronlar belirli hücreler içerisinde toplanır ve sayılmak üzere transfer edilirler. Her bir hücredeki elektronlara karşılık gelen bir sayısal değer vardır. Bu değerler, elektronların bulunduğu koordinatlarla beraber saklanır (yani okunur).

Uzaydaki bir cismin fotoğrafını elde ettiğimizde, elde ettiğimiz şey aslında fotonlarla etkileşime giren elektronların CCD yongası üzerinde oluşturduğu yük desenidir. CCD ne kadar uzun süre ışığa maruz kalırsa o kadar çok foton toplayacak ve o kadar çok elektron yüzeyden kopacaktır. Bu da, normal şartlarda gözle göremediğimiz sönük derin uzay nesnelerinin fotoğrafını nasıl çekebildiğimiz sorusunun yanıtıdır. Fotoğraf makinelerimizde kullanılan sensörler de aynı işi yapar ve bu nedenle sönük cisimlerin fotoğrafını çekerken “uzun pozlama” denen yöntemi kullanırız. Ancak zaten parlak olan (Ay ve benzeri) cisimlerin fotoğrafını uzun pozlamaya gerek olmadan çekebiliriz, çünkü bu cisimlerden anlık da olsa yeterince fazla ışık gelir.

CCD ile alınmış bir fotoğraf

http://astro.qmul.ac.uk/sites/default/files/Observatory/images/Deep_Sky/ETN_proc.jpg