Madde değil
enerji
yol alıyor
Dalgalar ortamda enerji taşırken bir periyotluk sürede dalga boyu kadar ilerler. Bu ünitede v = λ · f bağıntısı, genliğin enerjiyle ilişkisi, mekanik–elektromanyetik ve enine–boyuna ayrımı ile atma kavramı var.
Titreşim, sabit bir nokta etrafındaki mekanik salınımdır. Bir ucu sabitlenmiş cetvelin diğer ucuna vurduğunda oluşan salınım, gitar teline vurduğunda telde oluşan salınım, tavana iple asılan bir cismi denge konumundan uzaklaştırıp bıraktığında oluşan salınım — hepsi titreşimdir.
Esnek ortamlarda oluşturulan bir titreşim hareketiyle ortama enerji aktarılır. Aktarılan enerjinin bir noktadan başka bir noktaya iletilirken ortamda oluşturduğu şekil değişikliğine dalga, bu dalganın esnek ortamda yayılmasına ise dalga hareketi denir.
Dalga hareketinde esnek ortamın madde molekülleri ilerlemez, sadece titreşir. Su yüzeyine dokunduğunda oluşan şekil değişikliği (tepe ya da çukur) ortam boyunca iletilirken su molekülleri bir noktadan başka bir noktaya öteleme hareketi yapmaz. Yol alan şey madde değil, enerjidir.
Dalganın denge konumundan en yüksek noktasına dalga tepesi, en alt noktasına dalga çukuru denir. Periyodik dalgalar üzerinde ardışık iki tepe ya da iki çukur arasındaki mesafeye dalga boyu denir. λ (lamda) ile gösterilir, SI birimi metredir.
Eşit zaman aralıklarında kendini tekrarlayan hareketlere periyodik hareket denir; dalga hareketi de periyodiktir. Dalga kaynağının bir tam titreşimi için geçen süreye periyot denir. T ile gösterilir, SI birimi saniyedir (s).
Periyodik dalgaların birim zamandaki titreşim sayısı dalganın frekansıdır. f ile gösterilir, SI birimi Hertz'dir (Hz); s⁻¹ olarak da yazılır. Periyot çok olursa frekans az olur — ikisi birbirinin tersidir.
Periyotla frekansın çarpımı 1'e eşittir. Buradan f = 1/T ve T = 1/f çıkar: periyodu 0,5 s olan bir dalganın frekansı 2 Hz'dir.
Kaynağın frekansı aynı zamanda oluşan ve ilerleyen dalgaların da frekansıdır. Bu yüzden dalgaların frekansı doğrudan dalga kaynağının frekansına bağlıdır; kaynağın frekansı değişmeden dalgaların frekansı da değişmez.
Bu cümle sonraki üniteleri de belirler: dalga ortam değiştirdiğinde hızı ve dalga boyu değişir, frekansı değişmez — çünkü frekansı ortam değil, kaynak belirler.
Dalgalar ortamda enerji taşırken bir periyotluk sürede dalga boyu kadar ilerler. Dalganın birim zamanda aldığı yola dalganın hızı denir. Dalga hızı v sembolü ile gösterilir, SI birim sisteminde birimi m/s'dir.
x = v · t bağıntısından, bir periyotluk sürede alınan yol λ olduğu için λ = v · T elde edilir. T = 1/f olduğundan λ = v/f ve v = λ · f yazılır.
Dalganın hızını yalnızca dalganın yayıldığı ortamın esnekliği ve yoğunluğu belirler, ortam değişmediği sürece dalga hızı değişmez.
Bir dalganın yayılma hızını sadece yayıldığı ortamın özellikleri belirler; dalganın yayılma hızı dalga kaynağının çalışma frekansına, genliğine, periyoduna bağlı değildir.
Dalganın herhangi bir anda titreşim doğrultusu üzerindeki bulunduğu konumuna uzanım (x) denir. Yani uzanım, o an ölçtüğün anlık sapma miktarıdır; her an değişir.
Dalgaların titreşim doğrultusundaki maksimum uzanımının büyüklüğüne de dalganın genliği denir. Genlik dalganın taşıdığı enerjinin ölçütüdür. Genlik A harfi ile gösterilir, SI birim sisteminde birimi metredir.
Grafikte denge konumundan tepeye olan uzaklık +A, çukura olan uzaklık −A'dır. İkisi arasındaki toplam mesafe 2A'dır — genlik bu mesafenin yarısıdır.
Aynı ortamda her iki dalga hareketi, genlik büyüklüğüyle orantılı bir enerji taşır.
Bu örnekler dalgaların bir enerjisi olduğunu gösterir.
Yukarıdaki kaydıraklarda genliği sonuna kadar aç: dalga daha yüksek olur ama daha hızlı ilerlemez, dalga boyu da değişmez. Çünkü dalganın yayılma hızı dalga kaynağının çalışma frekansına, genliğine, periyoduna bağlı değildir. Genlik yalnızca taşınan enerjiyi belirler. Aynı şekilde frekansı artırdığında hız sabit kaldığı için λ = v/f gereği dalga boyu kısalır — bu, sınavda en çok sorulan ilişkidir.
Dalgalar taşıdıkları enerjiye göre (mekanik / elektromanyetik) ve titreşim doğrultusuna göre (enine / boyuna) olmak üzere iki ayrı ölçütle sınıflandırılır. Bir dalga aynı anda her iki listede de yer alır: ses hem mekanik hem boyunadır.
| Ölçüt | Tür | Tanım | Örnekler |
|---|---|---|---|
| Taşıdığı enerjiye göre | Mekanik dalga | Yayılması için maddesel ortama ihtiyaç duyan dalgalar | Su, yay, ses, deprem dalgaları |
| Elektromanyetik dalga | Yüklü bir parçacığın ivmeli hareketi sonucu oluşan, birbirine dik elektrik ve manyetik alan bileşeni bulunan, yayılmaları için ortam gerekmeyen, boşlukta c (ışık hızı) ile yayılan dalgalar | Radyo, mikro, kızılötesi, görünür ışık, mor ötesi, X, gama | |
| Titreşim doğrultusuna göre | Enine dalga | Yayılma doğrultusu ile titreşim doğrultusu birbirine dik olan dalgalar | Yay dalgaları, deprem dalgalarının bir kısmı, elektromanyetik dalgaların hepsi |
| Boyuna dalga | Moleküllerin titreşim doğrultusu dalganın yayılma doğrultusuna paralel olan dalgalar | Ses dalgaları; yay ve deprem dalgalarının bir kısmı |
Mekanik dalgaların yayılabilmesi için esnek bir ortam gerekirken, radyo-tv dalgaları gibi elektromanyetik dalgaların yayılması için ortam gerekmez, bunlar boşlukta da yayılabilir.
Mekanik dalgalar grubunda yer alan su dalgalarında yüzeydeki her su molekülü, hem aşağı hem yukarı hem de ileri ve geri yaptığı titreşim hareketinin birleşimiyle oluşan çembersel bir yörünge izler. Bu davranışı nedeniyle su dalgaları enine ve boyuna dalgaların bileşkesi olan özel dalgalardır.
Dalga boyları çok büyük olan elektromanyetik dalgalardır, genellikle radyo ve televizyon vericilerinden yayılırlar.
Radyo dalgalarının en kısa olanlarıdır. Kablosuz internet erişiminde, bluetooth kulaklıklarında, mikrodalga fırınlarda, güvenlik sistemlerinde kullanılır.
Gözle görülmezler, bazı hastalıkların teşhisinde, termal kameralarda, sıcaklık ölçüm aletlerinde kullanılırlar.
İnsan gözü tarafından görülebilen tüm renkler görünür ışık dalgalarıdır. Etrafımızdaki cisimleri görmemizi sağlar.
Görünür bölgedeki en küçük dalga boyuna sahip olan mor renkten sonra başlamaktadır. Görünür bölgenin dışına çıktığı için insan gözüyle görülemez.
Tedavi amaçlı röntgen ve bilgisayarlı tomografi cihazlarında, güvenlik amaçlı havaalanlarında kapalı kutuların içeriklerinin görüntülenmesi amacıyla kullanılır.
Radyoaktif çekirdeklerin bozunması sırasında oluşurlar. Kanserli hücreler bu ışınlarla yok edilebilmektedir.
Bir ucu duvara bağlanmış yay diğer ucundan çekilerek gerildikten sonra yayı tutan el, yay doğrultusuna dik olacak şekilde, anlık olarak yukarı kaldırılıp aşağı indirildiğinde yay üzerinde oluşan dalga parçasına tepe ya da baş yukarı atma, anlık olarak aşağı indirilip yukarı kaldırıldığında yay üzerinde oluşan dalga parçasına çukur ya da baş aşağı atma adı verilir.
Atmalar, gergin bir ip veya bir tel üzerinde de oluşturulabilir. Atmanın başlangıç noktasıyla bitiş noktası arasındaki uzaklığa atmanın genişliği (x), denge konumundan en büyük uzaklaşma miktarına atmanın genliği (A) denir.
Atmanın ön tarafında bulunan noktalar denge konumundan uzaklaşırken arka tarafında bulunan noktalar denge konumuna yaklaşır.
Yani bir noktanın titreşim yönünü bulmak için atmanın ilerleme yönüne bakarsın: nokta atmanın önündeyse (atma ona doğru geliyorsa) denge konumundan uzaklaşacak yönde, arkasındaysa denge konumuna dönecek yönde hareket eder. Simülasyondaki oklar bunu gösteriyor.
Rastgele gelen dalgayı oku, doğru sınıfı seç. Yanıtın ardından açıklama gelir.
Telefonun, kulaklığın, ders zilin, denizdeki dalgalar — hepsi bu ünitedeki kavramlarla açıklanıyor.
Ses düğmesini açtığında değişen şey genliktir; genlik dalganın taşıdığı enerjinin ölçütüdür. Sesin sana ulaşma süresi aynı kalır çünkü dalganın yayılma hızı kaynağın genliğine bağlı değildir.
Mikro dalgalar radyo dalgalarının en kısa olanlarıdır. Kablosuz internet erişiminde, bluetooth kulaklıklarında, mikrodalga fırınlarda, güvenlik sistemlerinde kullanılır. Bunlar elektromanyetik dalga olduğu için ortam gerekmeden yayılabilir.
Dalganın boyu (genliği) büyüdükçe taşıdığı enerji artar. Su dalgalarının kayıkları batırması, kıyılara zarar vermesi dalgaların bir enerjisi olduğunu gösterir.
Böbrek taşlarının yüksek frekanslı ses dalgaları ile kırılması dalgaların enerji taşıdığının en tanıdık örneklerinden biridir. Ses dalgası taşa enerjisini aktarır.
X ışınları güvenlik amaçlı havaalanlarında kapalı kutuların içeriklerinin görüntülenmesi amacıyla kullanılır. Aynı ışın hastanede röntgen ve bilgisayarlı tomografi cihazlarında iş görür.
Mor ötesi ışık görünür bölgedeki en küçük dalga boyuna sahip olan mor renkten sonra başlar. Görünür bölgenin dışına çıktığı için insan gözüyle görülemez. Göremediğin için "az güneş aldım" diye düşünmen yanıltıcıdır.
Fırın mikro dalga, ateş ölçen temassız termometre ise kızılötesi kullanır: kızılötesi ışınlar gözle görülmezler, termal kameralarda ve sıcaklık ölçüm aletlerinde kullanılırlar.
Ses mekanik dalgadır: yayılması için maddesel ortama ihtiyaç duyar. Fanustaki hava boşaltılınca ses duyulmaz; oysa aynı fanusun içindeki telefonun ekranını görürsün, çünkü ışık elektromanyetik dalgadır ve boşlukta da yayılabilir.
Ortam değişiyor mu? Değişmiyorsa v sabittir; kaynak frekansı artınca λ = v/f gereği dalga boyu küçülür. Ortam değişiyorsa v değişir ama frekans kaynağa bağlı olduğu için değişmez.
35 sorudan oluşan bu test ile "Dalgalarda Temel Kavramlar ve Özellikleri" ünitesini ne kadar kavradığını gör. Her sorudan sonra anında geri bildirim alacaksın.
Dalganın birim zamanda aldığı yola dalganın hızı denir; SI birimi m/s'dir.
Dalgalar ortamda enerji taşırken bir periyotluk sürede dalga boyu kadar ilerler.
Ortam değişmediği sürece dalga hızı değişmez; hız kaynağın frekansına, genliğine, periyoduna bağlı değildir.
Dalganın herhangi bir anda titreşim doğrultusu üzerindeki bulunduğu konumuna uzanım denir.
Genlik dalganın taşıdığı enerjinin ölçütüdür; SI birim sisteminde birimi metredir.
Yayılması için maddesel ortama ihtiyaç duyar: su, yay, ses, deprem dalgaları.
Yüklü bir parçacığın ivmeli hareketi sonucu oluşur; birbirine dik elektrik ve manyetik alan bileşeni vardır, ortam gerekmez.
Radyo dalgalarının dalga boyu çok büyüktür; mikro dalgalar radyo dalgalarının en kısa olanlarıdır.
Yay dalgaları, deprem dalgalarının bir kısmı, elektromanyetik dalgaların hepsi enine dalgadır.
Ses dalgaları boyuna dalgalardır; yay ve deprem dalgalarının bir kısmı da boyunadır.
Su molekülleri çembersel yörünge izler; su dalgaları enine ve boyuna dalgaların bileşkesi olan özel dalgalardır.
Anlık yukarı-aşağı hareketle baş yukarı (tepe), aşağı-yukarı hareketle baş aşağı (çukur) atma oluşur.
Genişlik başlangıç ile bitiş noktası arası uzaklık, genlik denge konumundan en büyük uzaklaşma miktarıdır.
Atmanın ön tarafındaki noktalar denge konumundan uzaklaşırken arka tarafındakiler denge konumuna yaklaşır.
Sürtünmeler ihmal edildiğinde ilerleyen atmanın genliğinde ve genişliğinde değişme olmaz; gerçekte sönümlü gözlenir.