Tayf
Bildiğimiz beyaz ışık demeti, prizma denen özel olarak biçimlendirilmiş bir cam parçasından geçirildiğinde gökkuşağının renklerine aynlır. 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.
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.
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. Bu konuya ilişkin olarak IŞIK, RENKLER, YANSIMA VE KIRILMA sayfalarında daha aynntılı bilgi bulabilirsiniz.
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 kolimatör ya da yönlendirici denen yakınsak bir mercekten geçirilerek paralel bir demet haline dönüştürülür. Paralel demet prizmadan geçer ve renkli ışınlara ayrılır. Bu ışınlan 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. Spektrograf ya da tayfçeker ise, ekran yerine bir fotoğraf levhasının kullanıldığı ve böylece tayfın fotoğraf kayıtlarının elde edildiği bir aygıttır. Spektrofotometreler, bir tayftaki her dalga boyundan Işık 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 ve soğurma tayfı. Akkor sıcaklığındaki bir ocak demiri 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 buharı parlak iki sarı çizgi, potasyum buharı 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 konumlarının, belirli elementlerin salma tayflarındaki parlak çizgilerin konumlarına 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 renkküreden (kromosfer) geçer. Bu geçiş sırasında, renkküredeki her element beyaz ışık 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 buharlaştırılarak akkor hale getirilir. Astronomide yıldızların, kuyruklu yıldızların ve gezegenlerin bileşimlerini ve sıcaklıklarını 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.