Elektromanyetik Dalgalar: Bir Elektromanyetik Dalganın Anatomisi

-
Özgün
Özgün Nedir?
Bu yazı, Evrim Ağacı'na ait, özgün bir içeriktir. Konu akışı, anlatım ve detaylar, Evrim Ağacı yazarı/yazarları tarafından hazırlanmış ve/veya derlenmiştir. Bu içerik için kullanılan kaynaklar, yazının sonunda gösterilmiştir. Bu içerik, diğer tüm içeriklerimiz gibi, İçerik Kullanım İzinleri'ne tabidir.
Dalgalar Nedir?
Mekanik dalgalar ve elektromanyetik dalgalar, etrafımızdaki dünyada enerji taşınımının iki önemli yoludur. Mekanik dalgalar katı, sıvı, gaz ve plazma halindeki maddelerde gerçekleşen titreşimlerdir. Su dalgaları sıvı ortamlardaki, ses dalgaları da gaz ortamlardaki (hava) titreşimler ile oluşan dalgalara örnektir (Şekil 1). Bu tip mekanik dalgalar ortamda ilerlerken, tıpkı domino taşlarında olduğu gibi, moleküllerin birbirlerine çarpması ve enerji transfer etmesiyle oluşur. Uzayda ses dalgalarının yayılamamasının nedeni bundan kaynaklanmaktadır./evrimagaci.org%2Fpublic%2Fcontent_media%2F10a4f771eac1b2cc63930d85776332d8.png)
Şekil 1. Noktasal kaynaktan yayılan su dalgaları.
Burada önemli bir nokta, enerjinin taşınımıdır, maddenin değil. Mesela bir havuzdaki dalgalar bir yerden bir yere suyu taşımaz (Tsunami dalgalarının mekaniği farklıdır, buna burada değinmiyoruz), aksine suyun enerjisi suyun içerisinde hareket eder. Su molekülleri net bir yer değiştirme yapmadan...Elektromanyetik Dalgalar
Elektrik ve manyetizma statik olabilirler. Saçımızın dikleşmesi ve mıknatıslar gibi. Ancak birinin değişmesi, diğerini indükler ve bu değişen alanlar bir elektromanyetik dalga oluşturur (Şekil 2). Mekanik dalgalardan en büyük farkları yayılmak için bir ortama ihtiyaç duymamalarıdır. Bunun anlamı elektromanyetik dalgaların sadece maddesel ortamlarda değil, aynı zamanda boşlukta da hareket edebileceğidir./evrimagaci.org%2Fpublic%2Fcontent_media%2F8092624e8bf59fe6052adef9bf9ec395.png)
Şekil 2. Birbirine dik olan elektrik ve manyetik alan bileşenleri ile bir elektromanyetik dalganın gösterimi.
Dalga mı, Parçacık mı?
Işık, fotonlar denilen ayrık enerji paketlerinden oluşur. Fotonlar momentum taşırlar, durgun kütleleri yoktur ve ışık hızında hareket ederler. Bütün ışıklar (elektromanyetik spektrumdaki tüm elektromanyetik dalgalar) hem dalga hem parçacık özellikleri gösterirler. Kullanılan tüm cihazlar, bu iki özelliğin biri ile çalışır veya birini ölçer. Bir spektrometre ışığın dalga özelliği ile ilgili, bir dijital kamera ise parçacık özelliği ile ilgilidir.Kutuplanma
Işığın bir diğer özelliği de kutuplanabilmesidir (polarizasyon). Elektromanyetik alanın hizalanmasının bir ölçüsü olan kutuplanma, kumbaraya metal para atmaya benzer. Belli bir yönelim harici para giremez. Çoğumuzun kullandığı polarize camlı güneş gözlükleri de gözü rahatsız edebilecek parlaklıkları (fazladan yönelim bileşenleri ile oluşan) bu şekilde yok eder (Şekil 3)./evrimagaci.org%2Fpublic%2Fcontent_media%2F10327b8482bb85785712afb82e652a84.png)
Şekil 3. Polarize ve polarize olmayan gözlük camları.
Frekans ve Dalga boyu
Elektromanyetik dalgaların tıpkı okyanus dalgaları gibi tepe noktaları vardır. Bu tepe noktalarının bir saniyede belli bir referans noktasına göre geçişi, frekansı; iki tepe noktası arası mesafe de dalga boyunu verir (Şekil 4)./evrimagaci.org%2Fpublic%2Fcontent_media%2F716d6bd5ee99fd7a8b90142261ec9fa9.png)
Şekil 4. Frekans ve dalga boyu.
Elektromanyetik Enerji
Elektromanyetik dalgalar ve elektromanyetik radyasyon aynı fiziksel olguyu işaret eder: Elektromanyetik enerji. Bu enerji frekans (radyo dalgalarında), dalga boyu (kızılötesi ve görünür bölgede) veya direkt enerji (x ve gama ışınlarında) ile ifade edilebilir. Üçü de matematiksel olarak birbirleriyle ilişkilidir ve biri bilinirse diğer ikisi bulunabilir. Elektromanyetik spektrumda, uzun dalga boyundan kısaya giderken, dalga boyu azalıp enerji artar, kısadan uzuna giderken ise, dalga boyu artıp enerji azalır. Benzetme olarak, iki kişinin tuttuğu bir atlama ipinde fazla dalga oluşturmak için fazla enerji harcanmalıdır (Şekil 5)./evrimagaci.org%2Fpublic%2Fcontent_media%2Fe4e43d827cbd28bd361cbd95440a01fc.png)
Şekil 5. Üstte: Dalga sayısı yüksek, dalga boyu düşük, kolların harcaması gereken enerji fazla. Altta: Dalga sayısı düşük, dalga boyu yüksek, kolların harcaması gereken enerji üsttekine göre daha az.
Elektromanyetik Dalga Denklemi
Uzayda herhangi bir yönde dik düzlemler şeklinde hareket eden dalgalar fizikte düzlem dalgalar olarak adlandırılır. x yönünde hareket eden bir düzlem elektromanyetik dalgada elektrik alan bileşeni için dalga denklemi/evrimagaci.org%2Fpublic%2Fcontent_media%2Fd7deaef87af446627b0108f579cd2946.png)
Elektromanyetik dalgalar için dalga denklemi Maxwell denklemlerinden türetilmektedir. Elektrik alan bileşeni için düzlem dalga çözümü
/evrimagaci.org%2Fpublic%2Fcontent_media%2Fad94b9d15444132d8267c31d81aa8bf6.png)
/evrimagaci.org%2Fpublic%2Fcontent_media%2F9766ad10f13c3d8d516c59fd19e429d6.png)
/evrimagaci.org%2Fpublic%2Fcontent_media%2F57a659abce2fda39e4fe111409de0ee1.png)
Emir Haliki
Kaynaklar
İçeriklerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!
Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.
Soru & Cevap Platformuna Git- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?
Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:
kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci
Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 09/02/2023 08:32:53 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/12631
İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.