34. IŞIMA AKISI KAYMASI (RADIANT FLUX SHIFT)

Radyasyon veya ışınım tanımı, elektromanyetik dalgalar veya parçacıklar biçimindeki enerji yayımı ya da aktarımı şeklindedir. Işıma Akısı elektromanyetik radyasyonun birim zamandaki ışıma enerjisidir. Işıma Akısı yalnızca görünür ışık ile ilgili değildir tüm elektromanyetik spektrumu kapsar. Konuyu fazla derinleştirmemek için burada güneş veya lamba gibi bireysel ve rast gele foton ışıması yapan ışık kaynaklarıyla konuyu sınırlıyorum. Foton ışıması, elektromanyetik dalgaların birbirinden bağımsız enerji paketleri halinde gönderilmesi şeklinde olmaktadır. 

Konumuz (c+v)(c-v) matematiğinin elektromanyetik dalgalarda Işıma Akısı üzerinde yaptığı etki ile ilgilidir. Alfa ve Beta ışımaları gibi kütle taşıyan parçacık ışımalarının konumuzun kapsamına girdiğini düşünmüyorum, bu parçacıkların kütleye sahip olmaları nedeniyle (c+v)(c-v) matematiğine uygun bir şekilde davranmaları zor bir ihtimaldir.

Işıma Akısı, ışığı yayınlayan kaynak açısından ele alındığında birim zamanda ne kadar foton yayınladığının bir ölçüsüdür. Işığın varma hedefi açısından ele alındığında ise birim zamanda ne kadar foton alındığının bir ölçüsü olur. Fotonların taşıdıkları enerji de Işıma Akısını belirleyen ikincil bir faktör olarak bu oluşumun içinde yer alır. Sonuç olarak Işıma Akısı Kayması birbirine göre hareket eden cisimler arasındaki elektromanyetik etkileşimde, foton sayısındaki değişimin ve fotonların enerjilerindeki değişimin birlikte oluşturduğu bir etkidir ve (c+v)(c-v) matematiği ile direk ilişkili olan bir konudur.

Kaynağın Işıma Akısını değiştirmesi ancak kaynaktaki fiziksel şartların değişmesi sonucunda gerçekleşebilir. Güneş patlaması gibi olaylar veya bir lambaya verilen voltajın değiştirilmesi kaynağın Işıma Akısını tabiatıyla değiştirebilir. Burada Işıma Akısını varma hedefi açısından ele alacağız. 

Bir ışık kaynağına göre hareket halinde olan bir referans sisteminin kaynaktan aldığı ışık enerjisi miktarının hareketin yönüne bağlı olarak arttığını veya eksildiğini "Bir Fotonun Enerjisi" kısmında görmüş idik. Işık enerjisindeki bu değişim yalnızca dalgaboyu (dolayısıyla enerjisinin) değişiminden kaynaklanmaz, aynı zamanda alınan foton sayısında artma veya eksilme de söz konusudur.

Işık Akısı Kaymasının nasıl gerçekleştiğini anlamak için, Bayt Kayması örneğimizden yararlanabiliriz. HELLO WORLD mesajındaki her harfin bir foton tarafından temsil edildiğini var saymak bize gerekli bilgiyi hemen verecektir.

Uçaklara ve dağ istasyonuna gelen mesaj uzunluğunun her üç referans sistemi için farklı olduğunu görmüştük. Hedef referans sistemi için GELEN sinyal hızının değişmemesi sebebiyle, her üç referans sistemi aynı süre içinde farklı miktarda foton alacaktır. Bunun sonucunda her üç referans sistemi için Işıma Akısı farklı olacaktır. Sinyal kulesinin her üç varma hedefi için saniyede "n0" adet foton yayınladığını varsayalım. Buna göre, dağ istasyonu saniyede n0 adet foton alırken, 
kuleden uzaklaşan uçak saniyede ,
kuleye yaklaşan uçak saniyede kadar foton alacaktır.

Enerjideki değişimi bulmak için frekanstan yararlanalım. Saniyede yayınlanan veya alınan foton sayısını gösteren "n" değerindeki değişim ile frekans değişimi birbirine çok benzemektedir.

Hedefe doğru saniyede "n0" adet fotonun yola çıktığını ve saniyede "n1" adedinin hedefe ulaşacağından hareketle; her iki eşitliği taraf tarafa birbiriyle çarparsak f1 frekansına sahip n1 adet fotonun varma hedefinde oluşturacağı toplam etkiyi buluruz, yani Işıma Akısının birincil eşitliğine ulaşırız. Bu eşitlik (c+v)(c-v) matematiği açısından genel prensibi göstermektedir, eşitlikte hem frekanstaki değişim (dolayısıyla fotonun dalgaboyu değişimi) hem de foton sayısındaki değişim beraberce yer alır. 

Eşitliği Planck Sabiti ile çarparak Işıma Akısındaki enerji değişimini ele ederiz.

Tabi bu eşitliği kullanmak için foton sayısını bilmemiz gerekir. Ama bunun konumuz açısından bir önemi yoktur. Burada esas amaç (c+v)(c-v) matematiğinin olaya nasıl müdahil olduğunu görmekti. Zaten foton sayılarını elemine etmek de mümkündür. Yukarıdaki Işıma Akısı Kayması eşitliğini aşağıdaki gibi daha basite indirgeyebiliriz.  olduğuna göre bir önceki denklemde yerine koyarsak genel denklemi elde etmiş oluruz.

Işıma Akısı Kayması miktarını gösteren eşitliği kaynağa göre hareket eden bir referans sisteminin maruz kalacağı ışık akısındaki değişim miktarını gösterir. 

Işıma Akısı Kayması oluşumunu şu şekilde özetleyebiliriz: 
Işıma Akısı Kayması dalgaboyu değişimi gibi kaynakta oluşur ve etkisi hedefte ortaya çıkar. Bir referans sisteminin bir ışık kaynağına göre hareket halinde olması, kaynaktan kendisine gelen ışığın yoğunluğunu arttırır veya seyreltir. Başka bir deyişle kendisine gelecek olan fotonların yoğunluğunu değiştirir. Foton sayısındaki bu yoğunluk değişimi ışığın yayınlanması esnasında gerçekleşir. Yola çıkan fotonların etkilerini gösterebilmeleri için varma hedefi ile arasındaki mesafeyi kat etmeleri gerekir. Bundan dolayı Işıma Akısı Kayması, hız değişimine bağlı olarak hedef üzerinde hemen o anda oluşan bir etki değildir. 

Bir örnek ile anlatmam daha kolay olacak. Dört ışık yılı uzaklıktaki bir başka yıldız sistemine doğru yarım ışık hızı ile yola çıktığımızı düşünelim. Uzaygemisi için yıldızdan gelen ışığın ışıma akısındaki değişim, yola çıktıktan tam dört yıl sonra, yarı yola gelindiğinde başlayacaktır. Ne zaman ki uzay gemisi yıldızdan gelen ışıkların dalgaboylarının değiştiği görmeye başlayacaktır, işte o zaman yıldızdan gemiye ulaşan ışıkların Işıma Akısı da değişmiş olacaktır.