Elektromanyetik Dalga Nedir

Elektromanyetik dalga

Elektromanyetik dalga nedir?

Elektromanyetik nedir? Elektromanyetizması bulunan veya bununla ilgisi olan. Elektromanyetik bir fizik terimidir. Kökeni Fransızcadır. Kimya’ daki anlamı ise: Elektrik ve mıknatıslık olaylarının her ikisiyle de ilgili olan. İngilizce elektromanyetik: Elektromagnetic.

1865 yılında İngiliz fizikçi James Maxwell, seslerin havadan uzak mesafelere ışık hızına yakın bir hızda (saniyede 300.000 km) gitmesini sağlayacak elektromanyetik dalgaların diğer adıyla radyo dalgalarını keşfetmişti. Alman bilim adamı Hertz ise Maxwell’in bu tezini geliştirdi ve deneyler ile ispatladı.

Elektromanyetik Dalga

Elektromanyetik dalgalar, birlikte değişen ve birbirine dik düzlemdeki elektrik ve manyetik alanlardan meydana gelir. Uzayda değişen elektrik alanlar, manyetik alanları meydana getirir. Bir ortamdaki elektrik alanını değiştirmek için yüklü cisimleri ivmeli olarak hareket ettirmek gerekir. Bundan dolayı ivmeli hareket eden yükler elektromanyetik dalga yayarlar. Elektrik alan (E) ve manyetik alan (B) bileşenleri olmak üzere elektromanyetik dalganın iki bileşeni vardır. Bu iki bileşen birbirine dik, elektromanyetik dalganın yayılma yönü ise her ikisine de diktir

Elektrik alan, birim yüke etki eden kuvvet olarak bilinir. Bu kuvvetin yönü, artı yükten eksi yüke doğrudur. Elektrik alanlar yönlü oklarla gösterilir. Bir başka anlatımla elektrik alan çizgileri yüksek potansiyelden düşük potansiyele doğrudur. Manyetik alan ise bir noktada “v” hızıyla hareket eden “q” yükünde “F” kuvvetini meydana getiren alan vektörüdür. Aşağıdaki şeklimizde “x” doğrultusunda ilerleyen bir elektromanyetik dalganın 3 boyutlu görünümü görülmektedir.

Elektromanyetik dalganın 3 boyutlu görünümü Elektromanyetik dalganın 1 boyutlu görünümü

Elektromanyetik Dalganın yayılma yönü sağ el kuralı ile bulunur.

Sinüzoidal dalganın herhangi bir noktasından başlamak üzere yine aynı noktaya varıncaya kadar geçen süreye “periyot (T)” denir. Birim zamandaki (1 sn.) periyot sayısına ise “frekans (f)” denir. f= 1/T”dir. Frekans birimi Hertz (Hz)”dir.

1 KHz = 1.000 Hz           1 MHz = 1.000.000         Hz 1 GHz = 1.000.000.000 Hz „ dir.

Elektromanyetik dalgalar ışık hızı (c= 300.000 km/sn. = 161.800 NM/sn.) ile yayılır. Bir elektromanyetik dalganın bir periyodunda kat edilen yol, dalga boyunu (λ) verir.

NOT: Lamda (λ) ışığın dalga boyu gösterim simgesi.

Birimi metredir (m). c = λ .f ve λ = c/f ” dir.

Düşük frekanslı elektromanyetik dalgalar, uzun dalga boyuna sahip iken kısa dalga boylu elektromanyetik dalgalar ise büyük frekanslıdır. Elektromanyetik dalgalar; dalga boyları, frekansları ve taşıdıkları enerjiye göre gruplandırılır. Frekans değerleri farklı olan ışınlar, bu değerler sıralandığında elektromanyetik spektrum elde edilir.  Yüksek enerjili gama ışınlarından çok düşük enerjili radyo dalgalarına kadar tüm ışınlar yelpazesine elektromanyetik spektrum denir. Buna göre elektromanyetik dalga spektrumunda sıralama radyo dalgalarından başlar ve gama dalgalarında biter. Aşağıdaki resimde  elektromanyetik spektrum görülmektedir.

Elektromanyetik Dalga Spektrumu

Elektromanyetik Dalgaların Üretilmesi

Elektromanyetik dalgaların dalga boylarına bağlı olarak elektromanyetik dalga üretecinin yapısı da değişir. Aşağıdaki şekilde kısa dalga yayın yapan elektromanyetik dalga üreteci “ω=1/√LC” frekansı ile titreşen “LC” devresini kapsamaktadır. Bu sistemdeki yük ve akımlar rezonans frekansında salınır. Elektromanyetik enerji, titreşim periyodunun yarısında yüklerin kondansatör de elektrik enerjisi depolanması, diğer yarısında ise akımların bobinde manyetik enerji depolanması şeklinde depolanır. “LC” salınıcısındaki anten “ω” (omega) frekanslı salınımlar şeklinde rezonansa gelir. Çevreye elektromanyetik dalga şeklinde enerji yayılır. Yani “LC” salınım devresi ve anten sistemi, bir enerji dönüşümü meydana getirir.

Elektromanyetik Dalga Üreteci

Elektrik dipol antenin iki kolunun uçları arasında elektrik yüklerinin salınım hareketini yapar. Aşağıdaki şekilde dipol antenin uçları arasındaki yüklerin salınımı sonucu yayınlanan elektromanyetik alan çizgilerinin yayılımı görülmektedir. Elektrik ve manyetik alan çizgileri, dipol antenin ekseni civarında dönel şekiller meydana getirerek antenden c ışık hızıyla uzaklaşır.

Alan Çizgilerinin Yayılımı

Radyo Frekans Kategorileri

SHF ve UHF frekansları genel olarak radar sistemlerinde kullanılan frekanslardır.

Elektromanyetik Dalga Çeşitleri

Elektromanyetik dalgalar dalga boylarına göre gruplandırılır. Dalga boyu iki tepe noktası arasındaki uzaklığa verilen isimdir. Elektromanyetik dalga çeşitleri;

Radyo Dalgaları

İletken anten üzerinde yüklerin ivmelendirilmesi ile meydana gelirler. İyonosfer tabakası tarafından yansıtılırlar. Tuğla ve betondan rahatlıkla geçerler.

TV ve radyo yayın sistemlerinde kullanılan bu dalgalar, titreşen devrelerin bulunduğu elektronik cihazlar tarafından üretilir. Radyo Frekans Kategorileri: SHF ve UHF frekansları genel olarak radar sistemlerinde kullanılan frekanslardır.

Sadece radyo sinyallerini değil, cep telefonu ve TV sinyallerini de taşırlar. Dalga boyları 0,3 m – 1 km arasındadır. Frekansları birkaç Kilo Hertz ile birkaç Hertz arasında değişir.

Mikrodalgalar

Mikrodalga: Dalga boyları 0,1- 100 cm ve frekansları 0,3-300 Giga hertz (GHz) olan elektromanyetik dalgalardır. Mikrodalga fırınlar ve bazı elektronik cihazlar tarafından üretilirler. Atom ve moleküllerin incelenmesinde, uçakların iniş ve kalkışlarında kullanılan radar sisteminde mikrodalgalardan faydalanılır. Ayrıca televizyon yayınları, radyo, uydu veya uzak telefon haberleşmeleri, telgraf, astronomi, bilgisayarda data transferi gibi iletişim amaçlar için kullanılır. Toz, ışık ve yağmurun içinden kolay bir şekilde geçebiliği için uzaydan dünyayı görüntüleme amaçlı olarakta kullanılır. Mikrodalga fırınlarda da aynı tip ışınlar bulunmaktadır. Mikrodalgaların etkisine en duyarlı organlar gözler ve testislerdir.

Infrared Dalgalar

Bütün cisimler, düşük yüzeysel sıcaklık değerine sahip olan diğer cisimlere infrared ışın yayar. Infrared ışınlar 1mm ile 750 nanometre arasında dalga boyuna sahiptir. Sıcaklığın artması, enerjinin ve frekansının artmasına sebep olur. İleri derecede sıcaklık arttırımına bağlı olarak emisyon enerjileri infrared bölümünden görünür ışık bölümüne, hatta düşük ultraviyole spektrum bölgelerine kayabilmektedir. Bu durum demir çelik endüstrisinde görülen bir durumdur ve meydana gelen beyaz sıcaklık; kırmızı sıcaklıktan daha fazla sıcaktır. Gece görüş gözlüklerinde, Tv’lerin uzaktan kumandalarında da kullanılır.

Görünür Işık

Dalga boyları 4⋅10–7m–7⋅10–7m arasındadır. İnsan gözünün algıladığı ışıktır. Bunlar çok sıcak cisimlerden yayılır. (Kırmızı, sarı, yesil, mavi, mor gibi)

Mor Ötesi Işınlar

Bunların kaynağı genelde güneştir. Dalga boyları 4⋅10–7m–6⋅10–10m arasındadır. Yeryüzüne az miktarda ulaşırlar. Güneş çarpmasının sebebi bu ışınlardır.

Kızıl Ötesi Işınlar

Dalga boylan 1mm–7⋅10–7m arasındadır. Sıcak cisimler tarafından yayılırlar. Elektromanyetik dalgaların görebildiğimiz tek çeşididir. Farklı renklerde kendini gösterir. Bu renkler, mavi, mor, yeşil, turuncu, sarı ve kırmızıdır. Dalga boyu kırmızıdan mora doğru azalma gösterir. Bütün bu renkler bir araya geldiği zaman dalga boylarının toplamı görünür ışık meydana getirir. Lazer ışınları, söz konusu ışınların belirli odaklamalarıyla elde edilir. Endüstride, benzeri alanlarda ve tedavi amaçlı olarak kullanılır. Tedavi amaçlı sağlam ve hastalıklı uzuvların yaydığı kızılötesi ışınlar farklı olduğu için tıpta hastalıklı uzuvların teşhisi için kullanılır.

Ultraviyole Işınları

Ultraviyole ışınları göz ile görülmez. 10 ile 380 nanometre aralığında dalga boylarına sahiptirler. Ultraviyole ışınlarının ana kaynağı güneştir. Elektrik arkları, kaynak arkları ve güneş lambası olarak bilinen ultraviyole lambaları ultraviyole ışın kaynaklarıdır. Güneşten dünyaya ulaşan ışın miktarı;

• Koruyucu ozon tabakasına
• Bulut durumuna
• Mevsime
• Günün saatine
• Enleme
• Deniz seviyesinden yükseklik gibi durumlara bağlıdır.

Ultraviyole ışınları, su kar veya kumdan yansıyarak etkili olabilir. Bu gibi durumlarda kar veya güneş körlüğü denilen durumlar ortaya çıkar. Ultraviyole lambalarının maddelerden geçebilmesi zordur. Bu sebeple kolay engellenebilen bir ışındır. Normal pencere camları yüksek frekanslı ışınların büyük bölümünü engeller. Açık renkli elbiselerde aynı etkiyi yapar. Cilde zararlı olduğu gibi güneş yanığı ve cilt kanserine neden olurlar.

X Işınları

Yüksek hızlı  elektronların metal bir hedefe çarptırılıp durdurulması ile ortaya çıkarlar. Katottan hızlandırılan elektronların anota çarparak durması sonucu meydana gelirler.

Yüksek enerjili ve çok küçük dalga boylu dalgalardır. Elektron tüpleri üzerinde çalışırken Wilhelm Röntgen tarafından tesadüfen bulunmuştur. 10 nanometre ile 10 pikometre arasında dalga boyuna sahiptirler. Tıp alanında görüntüleme de kullanılır.

Gama Işınları

En enerjik dalgalar olarak bilinen gama ışınları; en kısa dalga boylarına sahip, ancak buna bağlı olarak da en yüksek frekanslara ve en büyük foton enerjisine sahiptirler. Gama ışınları nükleer reaksiyonla üretilebilirler. Doğal ve yapay radyoaktif maddelerin çekirdek reaksiyonları sonucu meydana gelirler. Madde içinden geçtiklerinde maddenin atomları ve molekülleri dışındaki elektronların tamamına çarparlar. Bu çarpışma sonucunda meydana getirdikleri iyonlaşmadan dolayı Gama Işınlarına bazen “iyonize radyasyon” da denir. Gama ışınları ile iyon oluşumu çok tepkiseldir.

Gama ışınlarının taşıdığı enerji fazla olduğundan canlılar üzerinde zararlı etkileri vardır.  Yaşayan organizmaların, bu iyonize eden radyasyona maruz bırakılması yok edici etkilere sebep olabilir. Bunun yanı sıra kontrollü kullanımı ile besinler üzerindeki mikropların öldürülmesi söz konusudur. Bu ışınlar doğru kullanılmalıdır aksi taktirde yarar yerine zarar verebilirler.

Çok yüksek enerji ve çok daha küçük dalga boyuna sahiptirler. Atomların parçalanması ve bozulması sonucu açığa çıkarlar. Dalga boyları 10 pikometreden küçüktür. Tıp alanında kanser tedavisi için kullanılır.

• Elektromanyetik indüksiyon: (fizik) Bir manyetik akı içinde, alan çizgilerini kesecek şekilde hareket eden iletkenin uçlarında gerilim farkı meydana gelmesi. Bu gerilim farkı, hareketin hızına, yönü ise manyetik alanın konumuna bağlıdır.
• Elektromanyetik teori:(fizik) Işığın elektrik ve manyetik alanların birlikte yayılması ile meydana gelen bir olay olduğunu savunan kuram.
• Elektromanyetik kuvvet: Elektrik yüklü bir parçacığın manyetik alandan geçerken üzerine etki eden kuvvettir.
• Elektromanyetik kütle:(fizik) yüklü bir parçacığın toplam eylemsizliğinin, elektrik yükünden ileri gelen bölümü.

Elektromanyetik Dalgaların Özellikleri

• Yüklü cisimlerin ivmeli hareketleri sonucu meydana gelirler.
• Kendini meydana getiren, elektrik ve manyetik alanları birbirine diktir.
• Işık hızıyla yayılırlar.
• Yüksüzdürler.
• Yüksüz oldukları için elektrik ve manyetik alandan etkilenmezler.
• Enerjileri E=h⋅ν formülü ile hesaplanır.
• Hızları farklı ortamlara geçtiklerinde  değişir.
• Soğurulabilirler;  soğuran  cisimler ısınır.
• Enine dalgalardır.
• Kendini meydana getiren elektrik ve manyetik alanları aynı fazdadır.
• E = B.c  dir. (c; ışık hızıdır.)
• Yansıma, kırılma, kırınım ve girişim yapabilirler.
• Boşlukta yayılabilirler.
• Polarize edilebilirler.