Bir mühendis, küçük bir bilgisayar kartının fotoğrafını çekmek için flaşı açtı. Odayı bir anlığına ışık doldurdu. Herkes gözlerini kırpıştırırken karşılarındaki bilgisayar bir anda çökmüştü.
Raspberry Pi ekibi, okullar ve meraklılar için geliştirdikleri düşük maliyetli bilgisayarın fotoğraflanmasından hoşlanmadıklarını fark etti. Özellikle güçlü bir xenon flaş kullanıldığında…
Raspberry Pi’nin kurucusu Eben Upton, o günü şöyle hatırlıyor:
“Bundan hepimiz eğlenerek bahsettik. Meğer bilgisayardaki bir çip, fotoelektrik etkiye karşı çok duyarlıymış.”
Fotoelektrik etki, ışığın bir yüzeye çarpıp elektronları serbest bırakmasıyla oluşuyor. Yani bir tür ters ışık anahtarı gibi. 2015’te satışa çıkan cihazın bu özelliğini ilk keşfeden, bir kullanıcının tesadüfen çektiği bir flaşlı fotoğraf oldu. Sonraki sürümlerde, sorunlu çip ışığı emen siyah bir kaplamayla korundu.
Bu olayın ardında aslında Albert Einstein vardı. Einstein, henüz doktora öğrencisiyken 1905’te yayımladığı makalede fotoelektrik etkiyi açıklamıştı. Ona 1921’de Nobel Fizik Ödülü’nü kazandıran da işte bu çalışmaydı.
Işığın gizemi
Einstein’ın kafasını kurcalayan soru şuydu: “Işık neden oluşur?”
O dönemde çoğu bilim insanı ışığın sadece bir dalga olduğunu düşünüyordu. Max Planck’ın “kuanta” yani enerji paketleri fikri ise hâlâ tartışmalıydı. Deneyler ışığın elektronları serbest bırakabildiğini gösterse de, sonuçlar akıl almazdı.
Daha parlak ışık daha çok enerji demeliydi. Ama öyle değildi. Önemli olan ışığın rengi, yani frekansıydı. Mavi ışık, kırmızı ışıktan daha enerjik fotonlar taşıyordu.
Einstein, ışığın parçacıklardan (fotonlardan) oluştuğunu ve bu parçacıkların enerjilerinin elektronları harekete geçirdiğini ileri sürdü. Tek bir foton bile yeterli enerjiye sahipse bir elektronu serbest bırakabiliyordu.
Dünyamızı değiştiren etki
Einstein’ın açıklaması, bugün kullandığımız pek çok teknolojinin temelini oluşturuyor:
Hırsız alarmlarında, hareket sensörleri ışık demetlerinin kesilmesiyle çalışıyor.
Olimpiyatlardaki bitiş çizgileri koşucuların tam zamanını fotoelektrik hücrelerle tespit ediyor.
Arabalarda yağmur sensörleri ve gemilerde sis algılayıcıları yine bu prensibe dayanıyor.
Ve en önemlisi: Telefon kameralarımız!
Akıllı telefonlarımızdaki kamera sensörleri, 1990’larda NASA için geliştirilen CMOS teknolojisi sayesinde ışığı foton foton yakalıyor. Böylece gündelik hayatımızda milyarlarca fotoğraf çekebiliyoruz.
Bugün mühendisler, tek bir fotonu bile algılayabilen yeni sensörler üzerinde çalışıyor. Bu sayede, neredeyse tamamen karanlıkta bile görüntü alabileceğimiz günler yaklaşıyor.
Ay’daki sır
Fotoelektrik etki sadece dünyada değil, Ay’da da iz bırakıyor. 1960’larda Ay’a inen ilk araçlar, gün batımını andıran garip bir parıltı gördü. Oysa Ay’ın atmosferi yoktu.
Bunun sırrı, Ay yüzeyindeki toz parçacıklarının güneş ışığıyla yüklenmesi ve birbirini iterek havalanmasıydı. Bu küçük parçacıklar batmakta olan Güneş’in ışığını yakalıyor, böylece o büyülü parıltıyı oluşturuyordu.
