Elektromanyetik dalga aslında nedir?

Elektromanyetik dalga, elektrik ve manyetik alanların birbirine dik olarak değişmesiyle oluşan ve boşlukta ışık hızında yayılan bir enerji taşıma biçimidir. Elektromanyetik dalgaların frekansı veya dalga boyu farklı olabilir. Frekans, bir saniyede tamamlanan dalga sayısıdır. Dalga boyu ise iki tepe arasındaki mesafedir. Frekans ve dalga boyu arasında ters orantı vardır. Yani frekans arttıkça dalga boyu azalır, frekans azaldıkça dalga boyu artar.

Elektromanyetik dalgaların frekansına veya dalga boyuna göre farklı isimler verilir. Örneğin, en uzun dalga boyuna sahip olan radyo dalgaları, en kısa dalga boyuna sahip olan gama ışınları arasında mikrodalgalar, kızılötesi ışınlar, görünür ışık, morötesi ışınlar, X ışınları gibi farklı elektromanyetik dalgalar vardır. Bunların hepsi aynı doğada olan ama farklı özelliklere sahip olan elektromanyetik dalgaların çeşitleridir.

Görünür ışık, elektromanyetik dalgaların insan gözü tarafından algılanabilen bölümüdür. Görünür ışığın da farklı renkleri vardır. Bu renklerin her biri farklı frekansa veya dalga boyuna sahip olan elektromanyetik dalgaları temsil eder. Örneğin, kırmızı renk en uzun dalga boyuna sahip olan görünür ışıktır. Mor renk ise en kısa dalga boyuna sahip olan görünür ışıktır.

Elektromanyetik dalgaların hayatımızda çok önemli yeri vardır. Örneğin, radyo ve televizyon yayınları, kablosuz internet, mobil iletişim sinyalleri, mikrodalga fırınlar, uzaktan kumanda aletleri, tıbbi görüntüleme yöntemleri gibi birçok teknolojik uygulama elektromanyetik dalgalar sayesinde mümkündür.

Enerji dalgalar halinde iki şekilde iletilebilir.

Mekanik dalgalar; en klasik örnek, suya atılan taşın oluşturduğu titreşim ve salınımlar veya ses dalgaları gösterilebilir. Bu enerjinin iletimi bir ortama ihtiyaç duyar. Ses dalgaları eğer hava molekülleri olmasa iletilemezdi, yani sistem bir domino taşının devrilmesi gibi çalışır, ilk taş devrildiğinde sırasıyla tüm taşları devirecektir. Ortadan bir veya bir kaç taşı çekerseniz iletim durur. Bu nedenle, bu iletim uzay ortamında çalışmaz.

Elektromanyetik dalgalar; yüklü parçacıkların enerjiyi iletmesi olarak düşünebiliriz. Her yüklü parçacığın bir elektrik alanı vardır ama manyetik alanı yoktur. Manyetik alan oluşturmak için parçacığın birim zaman içinde hareket ederek elektrik alanını değiştirmelisiniz, değişen elektrik alanı, gene değişen manyetik alan yaratacaktır. Aynı şekilde birim zamanda değişen manyetik alan da elektrik alanı yaratacaktır ve süreç birbirlerini besleyerek devam edecektir. Üretilen bu manyetik alan diğer yüklü parçacıkları etkiler ve sahip oldukları yük şekline göre iter veya çekerler. Ve bu dalgaların bir ortama ihtiyacı yoktur, uzay gibi vakum ortamlarda da ilerleyebilirler.

Elektromanyetik dalgalar içinde bulundukları ortamın direncine göre değişen hızlarda hareket ederler. Örneğin, uzayın da elektromanyetik dalgalara gösterdiği bir direnç vardır ve hızlarını sınırlar. Biz aynı zamanda bunu ışık hızı olarak biliyoruz. Işığın uzayda yaklaşık 300.000 km/sn olmasının nedeni de işte bu dirençtir (fizikte bu durum Lorentz etkisi olarak bilinir).

Işık demişken, fotonların durağan bir kütlesi ve yükü yoktur, o halde nasıl elektromanyetik dalga hareketi gösterebiliyorlar? Yani ışığın bir elektrik alanı yoktur, değişen elektrik alanı olmadığına göre manyetik alan da yaratamazlar ve manyetik alandan da etkilenmezler. Bu fotonların yaratılma doğası ile alakalıdır ( kaba bir tanımla; suda dalga yaratan taşın, dalgaların salınımlarında artık taşa ihtiyaç duyulmaması gibi bir durum).

Güneş'te oluşan fotonları örnek gösterirsek; hidrojen atomunda bulunan yüklü protonların yüksek sıcaklık ve basınç altında birleşerek helyuma dönüşmesi, yaşanan kütle kaybının, E=mc² denklemine uygun olarak, enerjiye dönüşmesi ile yüksek frekanslı gama ışınlarının ortaya çıkmasına neden olurlar. Neyse ki Güneşin yoğun katmanları bu gama ışınlarının enerjilerinin büyük kısmını emer ve pek çoğu görünen ışık frekansında bize ulaşır. Yüklü protonların birleşmesi ile ortaya çıkan fotonlarında elektromanyetik dalgaların sahip olduğu gibi dalga boyu ve frekansları vardır. Işık hızı ise dalga boyu ve frekansın çarpımı ile bulunur c=λ.f . Yani ışığın hareketi elektromanyetik dalga hareketi gösterir, çünkü kaynaklarından çıkarken elektromanyetik dalgaya zaten sahiptirler (her ne kadar bu dalgayı kendileri üretmemiş olsa da).^[1][2]