İçindekiler
Dergi Arşivi

Işık, Işın Teknolojileri ve Günlük Hayatta Kullanımı – I

Dr. Mustafa Kemal AKGÜL / Daire Başkanı (Verimlilik Genel Müdürlüğü)

 

Giriş
Değerli okuyucular, bu sayımızda yeni bir konuya başlamaktayız. Işık teknolojileri ve bu teknolojilerin günlük hayatımızda kullanım alanları nelerdir? Hayatımızın olağan akışı içinde ışık ve ışın teknolojilerini oldukça yoğun kullanmaktayız. Görünen ışıklar aydınlatmadan, ısıtmaya, bilgi taşımaya ve okumaya kadar her alanda karşımıza çıkmaktadır.

İnsanoğlunun var olduğu ilk çağlardan 18.yy. gelinceye kadar ışık sadece ‘görünen ışık’ olarak bilinmekte ve hayatımızdaydı. 18. yüzyılda ışık üzerine yapılan çalışmalar görünen beyaz ışığın (gün ışığı) tayflarına ayrılması, ışığın girişim saçakları oluşturması, optik, ayna yansıma deneyleri ve hızının ölçümlemesi dışında bilinen başka bilimsel çalışmalar yoktu. 19. yüzyıldan itibaren x ışınları (röntgen ışınları) ile diğer elektromanyetik ışımalar olarak sayabileceğimiz radyo dalgaları, mor ötesi ışınlar, kırmızı altı ışınlar ile radyasyon salınımları biçiminde gözlemlenen alfa, beta, gama (α, β, γ) ışınları üzerinde çok fazla çalışmalar yapılmış ve günlük hayatta kullanılmaya başlanılmıştır. Radyo ve TV yayınlarından, radyo teleskoplara, kızılötesi teleskoplardan, gece görüş sistemlerine, lazer iletişim sistemlerinden lazer ile metal, plastik kesmeye buradan tıbbi girişimlere varıncaya değin ışık ve ışın teknolojilerini kullanmaktayız.

Yukarıda saydığımız bunca kullanım alanı ve çok temiz bir teknoloji olmasından dolayı, Birleşmiş Milletler 2015 yılını “Uluslararası Işık Yılı” ilan etmiştir. Buradaki amaç ışık teknolojilerine ve bunların kullanım alanlarına dikkat çekerek, bütün ülkelerde ışık teknolojileri konusundaki algı seviyesini artırmaktır.

Kıymetli okuyucular çok geniş bir alan olması nedeniyle iki veya üç bölümde tamamlamayı düşündüğümüz bu konu başlığındaki yazımızın bu bölümünde sizlere görünen ışık ve ışın teknolojilerinden bahsedeceğiz.

Işık Teknolojileri Ve Günlük Hayatta Kullanım Alanları
Işık günlük hayatımızda yaşamsal bir rol oynar ve 21. yüzyılda disiplinlerarası bir bilimdir. Tıpta devrim yaratmış, internet üzerinden uluslararası iletişimi açmış ve küresel toplumun, kültürel, ekonomik ve siyasi yönleri birbirine bağlayan bir odak olmaya devam ediyor. Yüzyıllar boyunca ışık, coğrafi de dâhil olmak üzere cinsiyet, yaş ve kültür demeden tüm sınırları aşmış; ek olarak eğitim için de benzersiz bir konudur. Parlak gençlerin optik ve fotonik konularına yönlendirilmesi, bu alanlarda mühendis ve yenilikçi nesil yetiştirilmesinin garantilenmesi çok kritik bir önem taşır.

2015 Uluslararası Işık Yılı
Birleşmiş Milletler (BM) Genel Kurulu 20 Aralık 2013 tarihinde aldığı bir karar ile 2015 yılını Uluslararası Işık ve Işık Temelli Teknolojiler Yılı (IYL 2015) ilan etti. Türkiye de IYL 2015'e sponsor olan 35 BM üyesi ülke arasında yer alıyor.

Uluslararası Işık Yılı, UNESCO ile birlikte hareket eden bilim kuruluşlarının oluşturduğu geniş bir konsorsiyumun girişimi sonucu ortaya çıkmış bulunuyor. 2015 Uluslararası Işık Yılı boyunca UNESCO, bilimsel dernekler, işçi sendikaları, eğitim ve araştırma kurumları, teknoloji platformları, kar amacı gütmeyen organizasyonlar, özel sektör gibi birçok değişik kurum bir araya getirilerek, fotonik biliminin desteklenmesini planlanıyor.

Birleşmiş Milletler Uluslararası Işık Yılını ilan ederek uluslararası topluluğun fotonik biliminin ve bilimsel uygulamaların sürdürülebilir kalkınma hedefine ulaşılmasında ve enerji, eğitim, tarım ve sağlık alanlarında birçok sorunun çözülmesinde oynadığı önemli rol üzerinde odaklanmasını hedefliyor. Işık insanların günlük hayatında büyük bir rol oynuyor. Işık 21. Yüzyılda bilimin birçok alanında da çalışmaların olmazsa olmazını teşkil ediyor. Fotonik teknoloji sayesinde ilaç alanında devrim niteliğinde ilerleme sağlandı, İnternet sonucu uluslararası iletişimin önü açıldı. Ayrıca fotonik teknolojiler sayesinde elde edilen ilerleme ile birlikte küresel toplumun kültürel, ekonomik ve siyasi açıdan da daha fazla yakınlaşması sağlanabiliyor [1].

Görünen Işık (Gün Işığı) ve Işık Teknolojileri
Görünen ışık tanımı güneşten gelen gün ışığının kendisidir. Görünen ışık doğal olarak ancak prizmalar, aynalar ve diğer saydam mercek sistemleri ile yansıtılabilmekte, yoğunlaştırılabilmektedir. Görünen ışık genellikle aydınlatmada kullanılmaktadır. Günümüzde sınırlı olarak da sağlık sektöründe fizik tedavilerde, cilt tedavilerinde (infrared, ultraviolet) mikropların yok edilmesinde veya mikrobiyolojik tepkimelerin yavaşlatılmasında, hızlandırılmasında da kullanımı yapılmaktadır. Görünen ışık kaynağının teknolojik olarak sağlanması Edison’un bulduğu akkor lambalarla başlamış, floresan tüp lambalarla sürmüş, günümüzde ise LED (light emitted diod) lambaların geliştirilmesi ile teknolojik yeniliğe ulaşmıştır. Aydınlatmanın günümüzde geldiği nokta ise küresel ısınmanın tetiklediği enerji verimliliği doğrultusunda önemi gün geçtikçe artan LED teknolojileridir. Geleneksel ışık kaynaklarının kullanıldığı armatürlerin hemen hemen hepsinde artık LED ışık kaynakları tercih edilmektedir. Sunduğu enerji tasarrufunun yanında uzun ömür, sağlıklı aydınlatma gibi özellikleriyle LED geleceğin ışık kaynağı olma yolundadır. Görünen ışığın günümüzde yaygın kullanım alanlarına değinirken, aydınlatmada LED lambaları, tedavide kullanılan infrared ve infraruj lambaları, bilişim sektöründe kullanılan lazer okuyuculardan bahsedeceğiz [2].

LED Teknolojisi
LED ("Light Emitting Diode", Işık Yayan Diyot), yarı-iletken, diyot temelli, ışık yayan bir elektronik devre elemanıdır. 1920'lerde Rusya'da icat edildi ve 1962 yılında Amerika'da pratik olarak uygulanabilen elektronik bir bileşen haline getirildi. Oleg Vladimirovich Losev adlı bir radyo teknisyeni radyo alıcılarında kullanılan diyotların ışık yaydığını fark etti ve 1927 yılında bir Rus gazetesinde LED hakkında buluşlarını yayımladı. Başlangıçta yalnızca zayıf kuvvetli kırmızı ışık verebiliyorlardı ama çağdaş ledler Görünür ışık, Morötesi, Kızılötesi gibi çeşitli dalga boylarında, yüksek parlaklıkta ışık verebiliyor. Şekil 1 [3]

 
Şekil 1. LED Lambanın Çalışma Yöntemi ve Bir Görüntü Birimi Uygulaması


Tedavide Kullanılan Işık Teknolojileri
Günümüzde sağlık sektöründe, teşhisten tedaviye varıncaya değin görünür ışık teknolojilerden yararlanılmaktadır. Bunların en yaygın bilinenleri, cilt ve doku tedavisinde kullanılan ışık kaynakları (infrared ve infraruj lambaları) ile yine cilt, doku ve organ tedavisinde ve tıbbi girişimlerde (kesiksiz ameliyatlar ve diğer endoskopik girişimler) kullanılan lazer ışık teknolojileridir.

 
Şekil 2. Lazer Işını Kullanarak Cilt Tedavisi

Lazer Işığının Özellikleri
Lazerin önemini anlamak için önce biraz karakteristiğine ve normal ışıktan farkına bakalım: Lazer ışını herhangi bir ışık kaynağından daha yoğun ve şiddetlidir. Bazı lazerlerin şiddetine ulaşmak için bir cisim 1030 Kelvin‘ne kadar (oC + 273) ısıtılmalı ki o yoğunlukta ışık yaysın. Bir lambadaki tungsten 3000 Kelvin, güneş ise yalnız 108 Kelvin sıcaklığındadır. Son derece düzgün bir ışıktır ve çok az sapar. Bir keresinde Dünyadan gönderilmiş olan lazer ışını Apollo 11’in Aya bıraktığı bir aynadan yansıyıp hiç sapmadan geri dönmüştür. Işığın bu seyahatinde aldığı toplam yol 750.000 km idi. Lazer ile normal ışığı karşılaştırırsak böyle bir şekil elde ederiz: Lazer ışını keskin bir şekilde hedeflendirilebilir ama normal ışık her yöne dağılır; bu da demektir ki lazer ışını küçük bir yere büyük enerjiler verebilir ve böylece çok ince işler yapılabilir.

  

Şekil 3. Lazer Işın Demetleri

Bilişim Sektöründe Kullanılan Lazer Okuyucuları
Bilişim sektöründe laserin yaygın kullanıldığı yerler çizgi ve kare kod okumaları (barkad, QR kod) ile optik disk okumalarıdır. Diğer yandan ses işleme teknolojilerinde yaygın kullanımı olan blue ray uygulamaları da bir ‘görünen ışık teknolojisi’ uygulamasıdır.

 
Şekil 4. Blue Ray Teknolojisi Uygulaması


Bu Bölümün Hazırlanmasında Yararlanılan Kaynaklar: [internet erişim tarihi 15-20 Ocak 2015]
1. Uluslararası Işık Yılı Hakkında;
http://www.unicankara.org.tr/v2/pages/posts/ban-isik-suerdueruelebilir-kalkinmanin-anahtaridir-1100.php#.VMTk4keUe0I
2. Işık Teknolojilerinin Aydınlatmada Kullanımı
http://www.vitolighting.com/tr-TR/isik-ve-aydinlatma-teknolojileri/1678/Page.aspx

3. LED Teknolojisi, http://tr.wikipedia.org/wiki/LED
4. http://www.msxlabs.org/forum/soru-cevap/232482-tipta-isik-ve-ses-nasil-kullanilir.html#ixzz3PmMg2R1g
5. Kızılötesi, Wikipedia, http://tr.wikipedia.org/wiki/K%C4%B1z%C4%B1l%C3%B6tesi