Elektromanyetik Dalga Hakkında Bilgi
Elektromanyetik dalga terimi, elektronik radyasyonun (EMR) uzayda aldığı yolu tanımlar. Birkaç metreden, atom yarıçapının büyüklüğüne kadar değişen dalga boyuna göre farklılık gösteren birçok EMR formu bulunmaktadır. Bunlar azalan dalga boyuna göre şöyledir: radyo dalgaları, mikrodalgalar, kızılötesi, görünür ışık, ultraviyole, x ışınları ve gama ışınları. Elektromanyetik dalgaların bilimde ve günlükhayatımızda sayısız uygulamaları bulunmaktadır.
Işık
Birçok bakımdan elektromanyetik dalgaların davranışları suyun üzerindeki küçük dalgacıklar veya sesin havada gösterdiği davranışlala benzerlikler taşımaktadır. Örneğin eğer delikli bir bariyerin arkasından ışık bir ekrana yansıtılırsa, ekranda karanlık ve aydınlık şeritlerin oluştuğu görülecektir. Buna girişim deseni denir. Bu desen ışığın dalga özelliğine sahip olduğunu göstermektedir.
Dalga boyu ve Frekans
Aynı okyanus dalgası gibi elektromanyetik bir dalganın da tepe ve çukur noktaları bulunur. Dalga boyu denilen kavram bu çukur veya tepe noktaları arasındaki uzaklığın adıdır. Bunun yanında EMR, birim zamanda geçen tepe noktasını belirten frekans terimi ile de tanımlanır. Her tür dalga çeşidi eşit hızla hareket eder: ışık hızı. Ancak frekans tamamen dalga boyuna bağlıdır. Kısa dalga boyuna sahip dalgalar yüksek frekansa sahipken, uzun dalga boyuna sahip dalgalar da daha düşük frekanslı olurlar.
Enerji
Kısa dalga boyu veya yüksek frekanslı elektromanyetik dalgalar, uzun dalga boyuna yani düşük frekansa sahip dalgalardan daha fazla enerjiye sahiptirler. Elektromanyetik dalga tarafından taşınan enerji, maddeyi nasıl etkileyeceğini belirler. Düşük enerjili radyo dalgaları atomları kibarca huzursuz ederken, yüksek enerjili mikrodalgalar daha kuvvetlice yer değişmelerine neden olarak maddenin ısınmasına neden olur. Diğerleri ile karşılaştırıldığında x ve gama ışınları adeta atomları yumruklamaktadır. Bunlar kimyasal bağları koparabilir, atomun elektronlarını uzaklaştırabilir ve iyon oluşturabilir. Bu nedenle bunlar iyonlaştırıcı radyasyon olarak ifade edilirler.
Kullanımı
Modern teknolojinin çok büyük bir kısmı elektromanyetik dalgalara dayalıdır. Radyo, televizyon, cep telefonları ve internet, radyo dalgalarının havada, uzayda veya optik kablolar üzerinde transmisyonuna dayanmaktadır. DVD’lerin kaydedilmesi ve oynatılmasında lazerler, CD’lerde ışık kullanılmaktadır. X-ışını cihazları özellikle tıp ve havaalanlarının olmazsa olmazıdır. Bilimde, evrenin şu ana dek geçirdiği evrelerin bilgisini büyük oranda uzak yıldız ve galaksilerden gelen ışığın, radyo dalgalarının ve x ışınlarının analizlerine borçluyuz.
Zararları
Radyo dalgaları gibi düşük enerjili elektromanyetik dalgaların çok zararlı olmadıkları düşünülmektedir. Ancak enerji miktarı arttıkça işler biraz değişmektedir. X ışını ve gama ışını gibi iyonlaştırıcı radyasyon yaşayan hücrelere zarar verebilir ve hatta öldürebilir. Bununla birlikte DNA yapısında değişiklik yaratarak kansere yol açabilir. Hastaların tanı amaçlı maruz kaldıkları x ışınları önemsenmeyecek düzeyde olsa da işi röntgen çekmek olan kişiler, bu ışınlara her gün maruz kaldıkları için, bu ışınlar onlar için çok tehlikeli sonuçlar doğurabilir. Bu nedenle x ışınlarını geçirmeme özelliği olan özel kurşun aparatlar ile çalışmaları gerekir. Bunların dışında her gün maruz kaldığımız güneş ışığı gibi morötesi ışınların aşırısı cilt kanseri gibi sorunlar doğurabilir. Bunu engellemek için özel cilt kremleri kullanılmalıdır.
Elektromanyetik dalgalar birlikte değişen ve birbirine dik düzlemdeki elektrik ve manyetik alanlardan oluşur. Uzayda değişen elektrik alanlar manyetik alanları oluşturur. Bu değişim sinüzodial (sinüs fonksiyonunun şekli) bir eğri şeklindedir. Bir ortamda elektrik alanı değiştirmek için yüklü cisimleri ivmeli hareket ettirmek gerekir. Dolayısıyla ivmeli hareket eden yükler elektromanyetik dalga yayar.
Maxwell Denklemleri
James Clerk Maxwell elektromanyetik dalgaları matematiksel olarak incelemek için bazı fiziksel büyüklükler kullanmıştır. Bu büyüklükler manyetik dolanım, elektriksel dolanım, manyetik akı, elektriksel akı, vb. dir. Bu büyüklüklerden bazılarını Lise2 konularından biliyorsunuz. İlkdefa göreceğiniz büyüklükler aşağıda tanımlanmıştır.
Manyetik Dolanım (DB): Düz bir telden geçen akım veya değişken bir elektrik alan etrafında birim kuzey kutbunun bir tur dönmesi için oluşan manyetik alana karşı yapılan iş.
Elektriksel Dolanım (DE): Değişen bir manyetik alan etrafında birim yükü bir tur döndürmek için elektrik alana karşı yapılan iş.