Işığın temel özellikleri

Yayınlandı: 7 Mart 2012 Kategori: Teknik Makaleler

Görünen ışık da bunlar gibi, ama daha farklı dalga boylarına sahip elektromanyetik ışımadır ve bu sistemi kaba hatları ile anlamak aslında ışığın bir çok özelliğini kavramamıza ve sektörel kullanılan bazı kavramları anlamamıza yardımcı olacaktır.

Elektromanyetik radyasyon, frekansına göre değişik tiplerde sınıflandırılmıştır. Bu tipler radyo dalgaları, mikrodalgalar, kızılötesi radyasyon, görünür ışık, morötesi radyasyon, X-ışınları, gamma ışınları gibi sıralanabilir. Canlıların gözleri bu ışınlardan sadece küçük bir frekans aralığındaki ışınları algılayabilir. Buna “ışık” ya da az bilinen adıyla “görülebilir tayf” deriz. Biz bu dalga karmaşasından sadece 380nm ve 740nm dalgaboyu aralığını görebiliriz.

380nm ve 740nm dalgaboyu aralığındaki dalga boylarının tümünü kapsayan ışık kaynaklarına full spectrum ışık kaynakları denir. Burada full spectrum aslında teknik bir tanımlamadan çok doğala en yakın anlamında kullanılır. Güneşin full spectrum bir ışık kaynağı olduğu kabul edilir. Gözlerimiz, beynimiz ve bilinçaltımız insanoğlu varolduğundan beri doğal olarak bu ışık kaynağına ‘güneş ışığına’ göre evrimleşmiştir. Bir cam prizmadan geçirilen dar açılı gün ışığı Newton’un deneyinde de görülebileceği gibi renkli bir spectrum ortaya çıkarır. Burda ortaya çıkan her renk farklı bir dalga boyunu temsil eder. Güneşten gelen ışınların bütün dalga boylarını içerdiği kabul edilir; yapay ışık kaynakları ise (türüne göre değişkenlik göstererek) dalga boylarının bazılarını üretemeyebilir.

Işığın ve ışık kaynağının bir anlamda kalitesini tanımlamak ve 3. şahıslara tanımlayabilmek için için Color temperature ve Color Rendering Index (CRI) dediğimiz bazı tanımlamalar kullanılır. Color temperature ‘renk sıcaklığı’ ya da benim kullanmayı tercih ettiğim şekilde ‘ışık ısısı’ dediğimiz şey Kelvin olarak derecelendirilen ve bir yapay ışık kaynağının sıcaklığını ya da soğukluğunu tanımlamak için kullanılan birimdir. 2700 K dediğimizde görece sıcak bir ışık kaynağından bahsettiğimiz ya da 7000K dediğimizde görece soğuk bir ışık kaynağından bahesttiğimiz anlaşılabilir. Karşılaştırma metodunu kullanamayacağımız yerlerde Kelvinmetre ile ölçüm yapılabilir.

Renksel geriverim ‘Color rendering ’ bir ışık kaynağının renkleri ne kadar iyi okutabildiğini anlatan bir tanımlamadır. CRI 100 ise mükemmel renk okutması yapan bir kaynaktan söz ettiği anlaşılabilir. Fakat CRI yaklaşık bir değerdir. Bu nedenle aynı CRI ye sahip farklı dalga boyu dağılımlarına sahip ışık kaynakları farklı renk okutma kabiliyetlerine sahip olanbilirler. Bu tarz bir durumda karşılaştırma yapmak veya ışık kaynaklarının spektral güç dağılım tablolarını inceleyerek ihtiyacımız olan ışık kaynağını bulmak gerekebilir.

Işık bir noktadan, çizgiden ya da alandan yayılabilir. Kategorilere ayırmak aslında pek de doğru değildir fakat önemli olan nokta ışık kaynağının noktasal mı çizgisel mi olduğunun tanımının algılayıcının ışık kaynağına ve mesafesine göre değişecek olmasıdır.

Işık saniyede yaklaşık 300.000.000 m hızla doğrusal olarak yol alır. Doğrusal yayılımı nedeni ile lensler ve reflektörler vasıtası ile istenen şekilde yönlendirilebilir. Farklı şekilde yüzeyler sayesinde optik olarak kontrol edilebilir. Farklı yüzeyler-objeler ışığa farklı reaksyonlar gösterebilir; ışığı yansıtabilir, ışığı absorbe edebilir, ışığı dağıtabilir. Mekan tasarımı yaparken kullanım amacına göre yüzeylerin yansıtma özellikerini tanımlamış olmak bu nedenle önemlidir. Renkler ve dokular mekanda hissedilen ışık seviyesini yada ışık algısını ciddi şekilde farklılaştırabilir.

Işık şiddeti ‘luminous intensity (candlepower)’ dediğimiz kavram aslında ışığın kaynaktan çıktığında belli bir yöne doğru uyguladığı gücü temsil eder. Bunu aydınlatma ile ilgili bir çok kaynakta polar diyagram olarak görebiliriz. Aslında bu bir armatürün ya da ışık kaynağının hangi yönlere ne kadar ışık şiddeti uyguladığını anlamamıza yardımcı olan grafiklerdir.

Birim zamanda bir kaynaktan çıkan ışık mikatarına “Lumen” denir. Kısaca ‘ışık akısı’ nın birimidir.

Lumen bir enerjinin akış oranından bahseder. Bu beygir, watt gibi bir güç birimidir. Işığın gücü mesafeyle ters orantılı şekilde azalır. Kısaca, ışık kaynağı ile aydınlanan yüzeyin mesafesinin arttırılması yüzeye düşen ışık gücünün azalmasına yol açacaktır. Birim zamanda bir yüzeye düşen ışık yoğunluğuna ‘Foodcandle’ yada ‘Lux’ denir.

Foodcandle İngilizlerden kalma bir tanımdır.. Lumen / Squarefoot olunca Foodcandle, Lumen / Squaremeter olunca Lux deriz. Lux ve Foodcandle ‘ILLUMINANCE’ birimidir. Foodcandle birimini görünce korkmayın, verilen değeri yaklaşık 10 ile (10.76) ile çarpınca Lux karşılığını bulmuş olursunuz. Luxmetre kullanarak herhangi bir yüzeye düşen ışık miktarını ölçebilirsiniz.

Kısaca özetlersek;

Bir ışık kaynağı Lümen olarak ölçülen bir miktarda ışık yaydığını ve ışığın bir yüzeye Lüx yada Foodcandle olarak ölçülebilen yoğunlukta düştüğünü söyleyebiliriz.

Birim alan başına yüzeyden yayılan ışık miktarıdır Brightness (Parlaklık) denir. Brigtness bir ölçü birimi değildir fakat kamaşma ve görsel konfor gibi konuları daha iyi anlamamızı sağlıyan bir kavramdır. Bright(Parlak) dediğimiz şey bir ışık kaynağı yada yansıtıcı bir yüzey olabilir. En yakın bilimsel kavram ‘LUMINANCE’ dır. Luminance , Footlambert : yani candela/metrekare olarak ölçülür.

Dolayısı ile bir objenin parlaklığı , o objeye ne yönden baktığınıza bağlıdır. Luminance ın yüzeyin büyüklüğü ile bir ilişkisi yoktur. Işık kaynağı gök yüzü, fluoresanın tüp yüzeyi ya da bir akkor flamanlı lamba olabilir... Parlaksa parlaktır!

Işık kaynağının verimliliğini tanımlamak için “Luminous Efficacy” denilen bir tanım kullanılır, bu basitçe lumen/watt olarak hesap edilebilir. Yani bir ışık kaynağının kullandığı elektriğin ne kadarının görünebilir ışığa çevirdiğini bulmak için kullanılır.

Bütün bu terimler ve tanımlamalar aslında ışığı ölçülebilir kılmak için üretilmiştir. Işığın parçalarının toplamı bütünü anlatmak için yeterli olmasa da yeni keşifler yapabilmek için önemli bir altyapı oldukları kesin.