fen bilimleri

DALGALARIN HAREKETİ

Dalgalar

Dalgalar etrafımızda çok sık rastladığımız doğa olaylarıdır. Örneğin, su dalgaları, ses dalgaları, yay dalgaları, Radyo dalgaları.... Dalga hareketinin en önemli özelliği dalgalar yerdeğiştirirken ortamın yerdeğiştirmemesidir. Mesela su dalgalarında, dalga ilerlerken su yüzeyindeki moleküller salınım hareketi yapar. Periyodik dalgalar eşit zaman aralıklarında üretilen dalgalardır. Örneğin, parmağımızı 2 saniyede bir suya batırırsak periyodu 2 sn olan periyodik dalgalar üretmiş oluruz. 2 s de bir dalga üretiyorsak 1 s de 0.5 dalga üretmiş oluruz. Buradaki 0.5 dalgaların frekansıdır. O halde frekans periyodun çarpmaya göre tersidir. (f=1/T)

Dalga, bir fizik terimi olarak, uzay veya uzayzamanda yayılan ve sıklıkla enerjinin taşınmasına yol açan titreşime verilen isimdir. Bununla birlikte günlük dilde farklı anlamlarda kullanılmaktadır. Ayrıca denizlerde oluşan bir su vuruntusudur.Dalgalar bir yerden başka bir yere uzanırlar. Titreşimleri, periyodik (bir kemandaki nota sesi gibi) olabileceği gibi , periyodik olmayadabilir (bir patlama sesi gibi.) Bütün dalgalar şu özelliklere sahiptirler:

  -Salınımın şiddeti genliktir. 

   -Salınım ne kadar sıklıkla olduğu frekanstır. 

   -Dalganın maksimumları arasında gittiği mesafe dalga boyudur. 

Dalgalar bir materyalde belirlenmiş bir hızda gittiklerinden, dalga frekansını arttırdığınızda, dalga boyu azalır. Matematiksel olarak, dalga hızı = frekans x dalga boyu, yani sabit dalga hızı için, frekans ve dalga boyu ters orantılıdır. Dalgaların en ilginç özelliklerinden birisi, iki dalganın birbirinin içinden geçerken etkilerinin birleşmesidir. Bu olaya girişim denir.

               Madde -  Enerji - Dalga İlişkisi  

“ Doğadaki her şey bir maddedir. Her madde dalgalar ile sürtünerek enerji ortaya çıkarır.”

• Ses dalgaları (Boyuna dalgalardır.),
• Su dalgaları (Enine dalgalardır),
• Elektromanyetik dalgalar (Enine dalgalardır; örneğin X-ışınları, Gama ışınları, Kızılötesi ışınlar, Mikrodalgalar, Radyo dalgaları, vs. ),
• Deprem dalgaları (Hem enine hem de boyuna dalgalardır)

Periyodik Dalgalar

Dalgaların hızı ortamın özelliklerine bağlıdır. Su dalgalarında suyun derinliği arttıkça hızı artar. yay dalgalarında yayı geren kuvvet arttıkça hız artar. Aynı ortamda, dalganın frekansı değişirse dalganın hızı değil, dalgaboyu değişir.

V=λ.f         veya       V=λ/T 

SU YÜZEYİNDE DALGA HAREKETİ

                 Su dalgaları ve özellikleri, dalga leğeni adı verilen tabanı cam, kenarları suyu tutacak biçimde çevrili bir araç ile incelenir. Dalga leğenine üstten ışık tutulunca su yüzeyinde oluşan dalgalar mercek gibi davranıp kabın alt kısmında aydınlık ve karanlık bölgeler oluşturur. Bu da incelemeyi kolaylaştırır.

                 Su ortamında doğrusal ve dairesel olmak üzere iki tip dalga yaratılabilir.

                 NOT: Dalgaların yayılma doğrultusu dalga cephelerine diktir.

                 Işık dalgaları ile su dalgalarının davranışları birbirine benzer.

     Işık                                                   Su Dalgaları

1. Ayna ( düzlem-çukur-tümsek )       Engel ( düzlem-çukur-tümsek )

2. Paralel ışık demeti                        Doğrusal dalga

3. Mercek ( yakınsak-ıraksak )           Derinlikleri farklı ortamlar

4. Cisim                                             Dairesel dalgaların kaynağı

5. Görüntü                                         Yansıyan dalgaların merkezi

v = x/t = λ/T = λf ( m/s )
Sarmal yay, tel, ip ve lastik gibi ortamlarda oluşturulan dalgalar, dalga kaynakları
Herhangi bir ışık modelinin açıklamak zorunda olduğu en temel kavram, ışığın uzayda yayılmasıdır. Yeni bir kuram ararken ilk soracağımız şey, bir noktadan diğerine hareket edebilen ve tanecikten ( veya tanecikler selinden ) başka bir şeyin var olup olmadığı sorusudur. Bu soruya cevap “ Evet “ tir. Örneğin, durgun bir havuza bir çakıl taşı düşürdüğümüz zaman ne olacağını düşünelim. Düşme noktasından bir takım dairesel halkalar yayılır. Böyle bir sarsıntıya dalga denir. Eğer suya daha dikkatlice bakarsanız, böyle bir dalga su yüzünde ilerlerken suyun olduğu yerde inip çıktığını fakat dalga ile birlikte ilerlemediğini görürsünüz. Su yüzünde yüzmekte olan küçük bir yağ damlasını ya da bir tahta parçasını gözlemekle bu olayı daha açık görürsünüz. Dalga geçerken, tahta parçası ya da yağ damlası aşağı yukarı inip çıkar, fakat dalga ile birlikte ilerlemez. Başka bir deyişle, bir dalga uzun yollar alabilir. Fakat sarsıntı geçtikten sonra, her bir su damlası önceki yerinde kalır.

 

              Çevremize baktığımızda, birçok dalga örnekleri bulabiliriz. Örneğin, bir direğin tepesinde rüzgârda dalgalanan bir Türk bayrağı dikkatimizi çekmiştir. Dalgalar, kumaş üzerinde bayrağın kenarına doğru hareket eder. Bayrak kumaşı üzerindeki noktalar ise dalgalar geçerken, yerlerini değiştirmezler. Yıldızın en sağdaki ucu yine en sağda kalır ve bu ucun, bayrağın dört kenarına olan uzaklığı değişmeden kalır. Tıpkı suyun dalgalarla birlikte gitmediği gibi, dalgalar bayraktan geçtikten sonra da bayrağın kumaşı yerinde kalır.

 

              Bazı dalgalar periyodik ya da yaklaşık olarak periyodiktir ve maddenin hareketi durmadan tekrarlanır. Ama, bütün dalgaların bu özelliği yoktur. Örneğin, bir odanın kapısını hızla kapar veya açarsanız, kapı eşiğindeki hava birdenbire sıkıştırılır. Bu kısa süreli sıkışma, oda içinde yayılarak penceredeki perdeye ani bir itme verir. Böyle kısa süreli bir dalgaya “ atma “ denir.

 

              Dalga atmasına diğer bir örnekte şudur; altı tane bilardo topunu birbirine değecek şekilde bir doğrultuda sıralayalım. Sonra, başka bir topu, sıranın en başındaki topa, tam ortasından vuracak şekilde yuvarlayalım. Sıranın diğer ucundaki top, yuvarladığımız topun hızına yakın bir hızla hareket eder. Su yüzünde ya da bayrakta olduğu gibi bir atma, top dizisi boyunca bir uçtan diğer uca gitmiştir. Her top yerinden oynamış ve bu hareket bir toptan diğerine, bütün top dizisine iletilmiştir; fakat hiçbir top dizinin bir ucundan diğer ucuna kadar gitmemiştir.

 

               Bir yol kavşağında yeşil ışığın yanmasını bekleyen bir otomobil dizisine baktığınızda başka tür bir dalga görürsünüz; bu dalgaya “ harekete geçme dalgası ( veya başlama dalgası )” diyelim. Yeşil ışık yanar yanmaz, ilk şoförün otomobili harekete geçer. Önündeki otomobilin harekete geçtiğini gören ikinci şoför de otomobilini harekete geçirir; aynı hareketi üçüncü şoför yapar ve bu böylece dizinin sonundaki otomobile dek devam eder. Otomobil dizisinin gerilerine doğru ilerleyen bir “ atma “ görürsünüz. Otomobiller bir yönde hareket ederken bu “ harekete geçme atması “ nın diğer yönde ilerlemesi ilginç bir olaydır.

 

               Harekete geçme atmasının ne kadar hızla geriye ilerlediği, değişik şoförlerin ve otomobilleri tepki çabukluğuna bağlıdır. Eş tepki zamanı olan bir grup şoför alsak ve bunlara aynı şekilde hızlanabilen otomobiller versek, harekete başlama atmasının geriye doğru düzgün bir hızla ilerlediğini görürdük. ( F1 yarışlarındaki çıkışlar buna yakın bir örnektir. )

 

               Bütün bu örneklerde ortak olan özellik nedir? Bunların her birinde, sarsıntı bir ortamda yayılır; örneğin, su, bayrağın kumaşı, bilardo topları ve otomobil dizisi gibi ortamlarda yayılır; fakat ortam sarsıntı ile birlikte gitmez. Ortamlarda ilerleyen sarsıntılara “ dalgalar “ diyoruz. Şimdi, “ Bir noktadan diğerine hareket edebilen bir tanecikten başka, diğer bir şey var mıdır? “ Sorusunun cevabına bakalım. Cevap şudur: Kendisi bir maddesel tanecik olmadığı halde, bir yerden diğerine hareket edebilen bir şey “ dalga “ dır.

Ortam olarak ince yay, kalın yay ve farklı maddelerden yapılmış yaylar vb. kullanılır. Dalgaların ilerleme hızını etkileyen faktörler
Dalgalar, gerçekten ışık gibi mi davranırlar? Bunu cevaplandırmak için dalgalara ilişkin daha çok şey bilmemiz gerekir. Dalgaların nasıl davrandıklarını öğrendiğimiz zaman onların davranışlarını, ışık hakkında bildiklerinizle ve öğrenmek istediğimiz diğer şeylerle karşılaştırabiliriz. Gösterdiğimiz değişik örnekler, dalgaların kendilerini öğrenmek için incelemeye değer olduğunu da düşündürür.

 

                Dalgaları incelemeye, bir sarmal yay ile başlamak kolaylık sağlar. ( Sarmal yay bulamazsanız, esnek bir elbise askı teli ya da bir lastik hortum da aynı işi görür. Bir ucunu kapı tokmağına bağlayın ve diğer ucuna bir sarsıntı verin. Eğer bunlar yeteri kadar ağır ise, kolayca gözleyebileceğiniz ve yavaş ilerleyen atmalar göreceksiniz. )

                Atma ilerlerken şeklinin değişmediğini görürüz. Atmanın hareket etmesi bir yana bırakılırsa, atmanın bir anda çekilen resmi daha sonraki resminin aynıdır. Atmanın, fotoğraflar arasındaki her zaman aralığında aynı miktar yol aldığını yani, yay boyunca sabit hızla ilerlediğini de görüyoruz.

                Yay bir bütün olarak, atmanın geçmesiyle kalıcı bir değişime uğramaz. Fakat, atma geçerken yayın her bir küçük halkasına ne oluyor? Dikkatimizi halkanın birisinde toplamamıza yardımcı olması için, halkalardan birine beyaz bir ip ya da kurdele parçası bağlayarak işaretleyebiliriz. Daha sonra, yayı sarsarak ilerleyen atma oluşturursak, işaretli noktanın nasıl hareket ettiğini görebiliriz. Bu noktanın, atmanın geçmesiyle yaya dik doğrultuda harekete geçtiğini görürüz.

                İşaretli halkanın hareketi gibi, diğer halkalar da hareket eder. Birbiri ardınca çekilen fotoğraflara bakarsak, hangi halkaların hareket ettiğini ve hangi yöne gittiklerini görebiliriz.

                Atma sağdan sola doğru ilerlerken, atmanın sağ yarısındaki her bir yay halkası aşağı ve sol yarısındaki her bir yay halkası da yukarı doğru hareket eder.

                Atma soldan sağa doğru hareket etmiş olsaydı, yukarıdakinin tersi olacaktı. Burada şekilsel bir atma kullanıldı; çünkü konumlar arasındaki zaman aralığını istediğimiz kadar kısa seçebileceğimizden böyle bir atma ile incelemeler daha kolay olur. Böylece, yayın herhangi bir andaki hareketini saptayabiliriz. O halde, atmanın hangi yönde ilerlediğini bilirsek, atma geçerken herhangi bir bölgede yayın her noktasının nasıl hareket edeceğini bulma olanağı vardır. Diğer taraftan, yayın halkalarının nasıl hareket ettiğini bilirsek, atmanın ilerlediği yönü de bulabiliriz.

 

 

                 Fotoğrafların hiçbirinde gözle görünür bir hareket olmamasına rağmen, yay parçalarının nasıl hareket ettiğine ilişkin şimdi iyi bir fikir edinmiş oluyoruz. Yaptığımız şeyler; ( 1 ) her hangi bir atma yay üzerinde bozulmadan sabit hızla ilerler, ( 2 ) yayın kendisi, atmanın hareket doğrultusuna yalnız dik yönde hareket eder, gibi gözlemlerden oluşmaktadır. Yayın her parçasının herhangi bir anda nasıl hareket ettiğini anlamak için, bu iki ayrı bilgiyi birleştirebiliriz. Şimdiye dek en basit dalgaları inceledik ve hemen yukarıdaki ifademiz bütün dalgalar için doğru olmayabilir. İncelemiş olduğumuz durumlarda bile, açıklamamıza pek uymayan hareketler olduğunu dikkatli bir gözlemci açığa çıkarabilir. Bununla birlikte, ilk tanımlamayı ortaya koymuş bulunuyoruz ve bu, ufak değişikliklerle daha başka dalgalara da uygulanabilir.
Atmaların baş aşağı, baş yukarı ve genliklerinin günlük yaşamda oluşturulabilen farklı durumları , Kuvvetlendirici ve zayıflatıcı girişim olayları, bileşke atmanın ve kararlı dalgaların oluşumu, temel frekans ve harmonikler

Üst Üste Binme: Atmaların Kesişmesi

Şimdiye dek, bir yönde ilerleyen tek bir atmanın hareketini inceledik. Bir atma, sağdan sola doğru ilerlerken aynı zamanda başka bir atma da soldan sağa ilerlerse, acaba ne olur? Özellikle, iki atma karşılaştıklarında ne olur? Birbirlerinden geçerler mi, yoksa birbirlerini yok mu ederler?

 

Bunu anlamak için en iyi yol denemektir.

 

 

Yukarıdaki şekiller, bir yayın iki ucundan aynı zamanda yola çıkan iki atmada neler olduğunu gösteriyor. Üstteki resimler, her bir atma sanki yay kendisininmiş gibi ilerleyerek birbirlerine nasıl yaklaştığını gösteriyor. Atmalar birbirlerini geçerken, karmaşık bir biçimde birleşirler, fakat geçtikten sonra her biri, tekrar başlangıçtaki şeklini alır ve hiçbir şey olmamış gibi yay üzerinde yollarına devam ederler. Başlangıçta sola doğru hareket etmekte olan atma yine şeklini değiştirmeden sola doğru hareketine devam eder ve aynı olayları, ikinci atma da sağa doğru tekrarlar. Bu deneyi, başka başka atmalarla birçok kez yapabiliriz ve her gözlemde aynı genel sonucu buluruz.

 

İki atmanın, birbiri içinden şekillerini değiştirmeden geçmeleri, dalgaların temel bir özelliğidir. İki topu birbirine doğru atsak ve bunlar çarpışsalar, hareketlerinde çok büyük bir değişme görürüz. Dalgaların kesişmesi ve katı maddelerden yapılmış topların oluşturduğu sellerin kesişmesi, bu nedenle birbirinden çok farklı olaylardır.

 

Şimdi, birbirini geçmekte olan iki atmaya yakından bakalım. Üst üste binmiş olan atmanın şekli ilk atmalardan hiç birine benzemez. Bununla birlikte, bileşke atmanın diğerleriyle olan ilişkisini görebiliriz; başlangıçtaki atmalardan her birini, bileşke atmanın konumunda, yalnız başına bulunuyormuş gibi düşünüp, atmaların her birinin yer değiştirmelerini üst üste toplarsak, yeni bir atma buluruz. Herhangi bir anda, yay üzerindeki bir noktanın toplam yer değiştirmesi atmaların ayrı ayrı yer değiştirmelerin toplamına tam olarak eşit olur.

 

Bu yöntem, her hangi iki atmaya uygulanabilir. Gerçekte, ikiden fazla atmaya da uygulanabilir ve istenildiği kadar atmanın yer değiştirmeleri toplanabilir.

 

Bütün sonuçlarımızı şöyle özetleyebiliriz; Her hangi bir andaki toplam dalga şeklini bulmak için, ortamdan geçen her atmanın yer değiştirmelerini, her noktada toplarız. Ortamın gerçek yer değiştirmesini veren bu basit toplama işlemine “ üst üste binme ilkesi “ denir.

 

Üst üste binme ilkesini iki özel duruma uygulayalım. Yayın sağ ucundan başlayan ve yayı aşağı doğru hareket ettiren bir atma ile sol uçtan başlayıp, yayı yukarı doğru hareket ettiren atmaların bileşkesine bakalım. İki atmanın tamamen aynı biçimde, büyüklükte ve simetrik olduklarını kabul edelim. Yukarı yönde yer değiştirmenin işareti ( + olsun ) ve aşağı yönde yer değiştirmenin işareti ( - olsun ). Yer değiştirmelerin toplamının sıfır sonucunu verdiğine dikkat ediniz. Atmalar bir birini geçerken, tüm yayın hiç yerinden hareket etmiyormuş gibi göründüğü belirli bir an vardır. İki eşit ve zıt dalga taşıyan hareketsiz bir yay ile hiçbir atma taşımayan hareketsiz bir yay arasındaki farkı düşünelim. Yay, hiçbir dalga taşımadığı zaman, yayın bütün parçaları her zaman hareketsiz kalır. Öte yandan, eşit ve zıt iki dalga birbirini geçerken, yayın hareketsiz konumdan geçeceği yalnız bir an vardır ve yay bu anda da hareket ediyor. Bu hareket aynen hızla uçan bir uçağın çekilen resimlerinde bulanık çıkması gibi, buradaki resimlerde de bulanık olarak ortaya çıkmıştır.

 

 

İkinci özel durum, aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. Burada, sağdan ve soldan gelen iki benzer atmamız var. Bir atmada yer değiştirmeler yukarı doğru diğerinde ise aşağı doğrudur. Bu atmalar, şekil ve büyüklük olarak benzer fakat simetrik olmadıklarından bir önceki şeklide oluşan atmalardan farklıdır.

 

Bu atmalar simetrik şekilde olmadıkları için hiçbir zaman bir birlerini tümden yok etmezler. Fakat, yay üzerinde her zaman hareketsiz kalan bir P noktası vardır. Bu nokta, iki atmanın arasındaki uzaklığın tam ortasındadır. Atmalar bir birine yaklaşarak, birlikte bu noktadan geçerlerken, birinin en yüksek noktası ile ötekinin en alçak noktası bir birini yok ederler. Aynı düşünce yolu, atmalar üzerinden her karşılıklı iki nokta için de altta olmak üzere yayın orta noktasına her zaman birlikte ulaşırlar. Bu nedenle, orta nokta hareketsiz kalır.

 

 

YANSIMA VE GEÇME

 

Bir yay üzerinde ilerleyen bir atma, yayın sabit tutulan bir ucuna geldiğinde geriye yansır. Atmanın böyle, yönünün ters dönmesine “ yansıma “ denir ve geriye dönen atmaya da “ yansıyan atma “ denir. Sola doğru ilerlediği görülen gelen atmanın yer değiştirmesi aşağı doğrudur. Geri dönen atmanın yer değiştirmesi aşağı doğrudur. Atma ters dönmüş olarak geriye gelir fakat yansımadan önceki şeklini korur.

 

Yansıyan atmanın niçin baş aşağı döndüğünü merak edebilirsiniz. Atmanın böyle davranışının nedeni, yayın elde tutulan ucunun hareket etmemesidir. Yay üzerindeki bir noktanın hareketsiz kaldığı bir durumu daha önce gördük; bu nokta yukarıdaki şekildeki P noktasıdır. Yukarıdaki şeklin sağ yarısını kapatırsanız sağa doğru ilerleyip P noktasına yaklaştıkça düzleşen ve sonunda baş aşağı yansıyan bir atma göreceksiniz. Şimdi, biliyoruz ki, yukarı doğru ilerleyen bir atmanın hemen ön kısmındaki yay parçasının kendisi yukarı doğru hareket eder. Yukarıdaki şekilde atmanın ön kısmı P noktasına geldiğinde, P noktası da yukarı doğru hareket etmelidir. Fakat P hareketsiz kaldığından, yayın yukarı doğru olan hareketinin, aşağı doğru olan zıt bir hareketle yok edilmesi gerekir.

 

Yayın ucunu hareketsiz durmaya zorlamak baş aşağı bir hareket oluşturmanın diğer bir yoludur ve bu hareket, yayda önceki atmanın meydana getirdiği hareketi yok eder; sonra dalgayı, baş aşağı dönmüş bir atma olarak sağa doğru gönderir.

 

Yayı bir ucundan sabit tutacak yerde, şimdi bunu hareket etmesi zor olan daha ağır bir yaya bağladığımızı düşünelim. Bu yeni düzeneğimiz, şu iki durum arasında bir yerde olacaktır; ( a ) ilk yayın bir ucunun sabit tutulduğu durum, ( b ) ilk yayın, aynı maddeden yapılmış ek bir parça kadar uzatılmış olduğu durum. Birincide tüm atma, baş aşağı yansıtılır. İkinci de ise tüm atma ilerlemeye devam eder. Bu nedenle, yeni düzeneğimizin koşulları altında, atmanın bir kısmı baş aşağı yansıtılacak ve bir kısmı da ilerlemesine devam edecektir veya iletilecektir. İki yayın ek noktasında veya sınırında – bu yaylar karşılıktır – gelen atma iki kısma ayrılıyor; yansıyan ve geçen atma. Üst üste binme olayı gibi, bir atmanın yansıyan ve geçen iki kısma ayrılması da tipik bir dalga özelliğidir.

 

Ağır bir boyunca ilerleyen bir atma ek noktasına gelir ve hafif yayda ilerlemeye devam ederse ne olur? Bunu önceden kestirmek pek kolay değildir. Burada atmanın nasıl davranacağını, cevabını bildiğimiz iki sınır durumu arasına sokarak açıklayamayız. Fakat deneyler, bize ne olacağını gösterir.

 

Burada yine, atmanın bir kısmı geçer ve bir kısmı da yansıtılır, fakat bu kez, yansıyan atma sağ tarafta, yukarı doğru ilerlemeye devam eder.

 

O halde, bulgularımızı şöyle özetleyebiliriz; bir birine bağlı farklı yaydan birisi üzerinde bir atma yola çıkarıldığında, eğer ikinci yay ilkinden çok daha ağırsa, atmanın tümü baş aşağı dönerek yansır. İkinci yay yerine, gittikçe hafifleşen yaylar alınırsa, yansıyan atma küçülür ve ek noktasından geçen atmanın büyüyerek uzaklaştığı görülür. İkinci yay ilki kadar ağırsa hiçbir yansımış atma kalmaz ve ilk atma tamamen geçer. Bundan sonra, eğer ikinci yay daha da hafif yapılırsa tekrar yansıma oluşur, fakat bu kez yansımış atma yuları doğru hareket eder. İkinci yay ne kadar hafif olursa, yansıyan atma da o kadar büyük olur.

 

İkinci yay çok küçük kütleli alınırsa, yansıyan atma hemen hemen ilk gönderilen atma büyüklüğündedir. Bu olay, ince bir naylon ipliğe bağlanmış bir yay yardımıyla gösterilebilir.

İDEALLEŞTİRMELER VE YAKLAŞIMLAR

 

Bir yay boyunca ilerleyen dalgaları tartışırken, bunların şeklinin ve büyüklüğünün hareket süresince değişmediğini söyledik. Gerçekten, yukarıdaki şekillere tekrar bakarsak, yay üzerinde ilerleyen atmanın şeklinde ve büyüklüğünde bir değişmenin farkına varamıyoruz. Fakat, kuşkusuz sizin de farkına varacağınız gibi, bir atma yavaş yavaş küçülür ve birkaç yansımadan sonra tamamen söner. Atmanın böyle sönmesini ihmal etmek mantığımıza uygun mudur? Yoksa, dalgaların davranışını tanımlarken temel bir noktada yanlışlık mı yapıldı?

 

Bu sorulara cevap vermek için, bir atmanın sönünceye dek geçen zamanının şartlara bağlı olarak değiştiğini gözlemekle işe başlayalım. Örneğin, yay su içine batırılırsa, atma havadakinden daha çabuk söner. Su, yayın hareketine havadan daha fazla direnç gösterir. Boşlukta, atmanın sönmesi için havadakinden daha uzun zaman gerektiğini bekleyebiliriz ve pek o kadar kolay olmasa bile, bunu doğrulamak için yapılan deneyler, düşündüğümüz şeyin doğruluğunu ortaya koymuştur.

 

Boşlukta bile, yayın iç direncinden ötürü atma söner. Bu direncin büyüklüğü, yayın yapılmış olduğu maddenin cinsine bağlıdır. Bazı maddelerin iç direnci çok küçük olduğundan, atma uzun bir süre hareketine devam eder.

 

İç direnci olmayan bir yayın boşlukta bulunduğunu düşünelim. Böyle bir yay üzerinde yaratılan bir atma sonsuz olarak hareketine devam eder. Atmaların sönmesini bir yana bırakmakla, gerçek yaylarımızı idealleştirmiş ve bunların, hem dış hem de iç dirençleri yokmuş gibi düşünmüş oluruz. Bu idealleştirmeyi, bir atmanın davranışını, atmanın büyüklüğündeki değişmelerin farkına varamayacağımız kadar küçük zaman periyotları içinde düşündüğümüz sürece yapabiliriz. Böyle durumlarda, direnci olmayan ideal yay, gerçek bir yay için iyi bir yaklaşım sağlar ve bu nedenle, tartışmamızın konusunu oluşturur. Bunun böyle kabul edilmesinde belirli bir üstünlük vardır; zira ideal bir yayın davranışı gerçek bir yaydan çok daha basittir.

 

Benzer bir idealleştirme, iki atmanın üst üste binmesindeki tartışmamızda da ortaya çıkar. Bileşke atmanın oluşturduğu yer değiştirme, ayrı ayrı atmaların yer değiştirmeleri toplamına eşit olduğunu öğrenmiştik. Fakat ayrı ayrı atmaları çok büyük yaparsak, bileşke yer değiştirmenin iki yer değiştirme toplamından daha küçük olduğunu görürüz. Bu farklı durumu, basit üst üste binme olayında ihmal ettiğimiz zaman, tekrar gerçek bir yay yerine ideal bir yayın tartışmasını yapıyoruz demektir. Gerçek durumun tam bir tanımı yerine bir yaklaşım yapmış oluyoruz. Yer değiştirmeleri şimdi değindiğimiz bu gerçek farkla ayırt edemeyeceğimiz kadar küçük aldığımız sürece, ideal yay gerçek bir yay için iyi bir yaklaşım sağlamış olur. İdeal yayın, gerçeğine göre basit olma üstünlüğü de vardır.

 

İdealleştirmeler ve yaklaşımlar çoğunlukla farkına varmadan yapılır. Örneğin, bir arazi parçasının 1000 hektar olduğunu söylediğimiz zaman ne demek istediğimizi düşünelim. Çoğu zaman, arazinin uzunluğunu ve genişliğini ölçer ve sonra, sanki arazi tamamen düzmüş gibi, bu ölçüleri çarparak alanı buluruz. Yani, arazide küçük tümsekler ve çukurlar bulunduğunu ve ölçtüğümüz arazinin gerçekte bir küre yüzeyi olduğunu bir yana bırakıyoruz. Karmaşık şekilli bir yüzey yerine basit bir dikdörtgen alıyoruz. Bu hesaplama yöntemi, yalnızca arazi üzerinde büyük dağlar olamadığı ve arazinin boyutları dünyamızın yarıçapına göre küçük olduğu sürece, faydalı bir yöntemdir. Bu koşullar altında idealleştirilmiş düz bir arazi parçası iyi bir yaklaştırma olarak kabul edilir.

 

Bilimsel alanlarda çözmeye çalıştığımız problemlerin çoğu oldukça karmaşık problemlerdir ve bunların çözümlerini anlamak için yapılacak gelişmelerde temel olanı temel olmayandan ayırmamız yani, idealleştirmeler yapmamız zorunludur. Bu bölümde dalgaları inceledik. Gerçek bir yay üzerindeki dalgalar, anlaşılması çok karışık bir konudur, fakat gerçek yayı, düşüncemizde varsaydığımız ideal bir yay ile değiştirmekle, temel olan kavramı olmayandan ayırıyoruz ve problemin anlaşılmasını kolaylaştırmış oluyoruz. Doğru idealleştirme yapabilmek başarılı bilim insanı olmanın sırlarından biridir.

 

IŞIK İÇİN BİR DALGA MODELİ Mİ?

 

Bu bölümde, ışık için bir dalga modelinin tanecik modelinden daha üstün olacağını açıkça gösteren, dalgaların iki önemli özelliğini öğrendik. Birincisi, dalgaların bozunmadan bir birinin içinden geçebildiklerini gördük. İki el fenerinin ışık demetlerini bir birini kesecek biçimde düzenlersek, her demet kesişme noktasından sonra, sanki diğeri yokmuş gibi yoluna devam eder. Benzer şekilde, her doğrultudan gelen ışık demetlerinin gözümüz ile bu sayfa arasında bir yerde kesişmelerine rağmen, bu sayfayı görüyor ve okuyabiliyoruz. Bu gözlemlere göre, ışık demetlerinin kesişmesi olayı, kesişen tanecikler selinden daha çok, kesişen dalgalara benzediği sonucuna varıyoruz.

 

İkinci önemli dalga özelliği, dalgaların iki ortamın sınır bölgesinde kısmen yansıyıp kısmen de geçmeleri olayıdır. Işık bir ortamdan diğerine geçerken – örneğin, havadan suya geçerken – ne olduğunu hatırlayınız. Işığın bir kısmı yansır ve bir kısmı da geçirilir. Bu olay, tıpkı dalgalarda gördüğümüz olaya benzer, fakat tanecik selleri böyle iki kısma ayrılmaz.

 

Işık olaylarında görülen bu iki dalga özelliği, ışık için bir dalga modeli araştırmamıza yol açıyor; fakat bu iki özellik, bir dalga modelinin ışık için yeterli olduğunu göstermekten henüz uzaktır. Örneğin, bir ışık demeti bir camın yüzeyine çarptığında, yansıma açısı geliş açısına eşittir ve kırılan ışının doğrultusu Snell kanunundan bulunur. Şimdiye dek öğrendiklerimize dayanarak, bir dalga modelinin kırılan ışın için gözlenen doğrultu değişimini açıklayıp açıklayamayacağını söyleyemeyiz. İncelediğimiz yaylardaki dalgalar, bir doğru boyunca ya da bir boyutta ilerlemek zorundadır. Bu nedenle, dalgaların geri dönmesi bir yana bırakılırsa, yaylarda yayılma doğrultusunu değiştirme olanağı yoktur. Dalgaların gerçekten, ışığın davranışını açıklayıp açıklayamayacaklarını anlamak istiyorsak, uzayda veya en azından bir düzlemde hareket eden dalgalar almalıyız ki, doğrudan doğruya bir karşılaştırma yapabilelim.
Su dalgası oluşturabilecek kaynaklar,Doğrusal ve dairesel su dalgalarına günlük yaşamdan örnekler ve Enine ve boyuna dalgaların bileşkesimi

Öğrendiğimiz kavramlardan bir tanesi YÜZEYİN NORMALİ’idi; İster ayna yüzeyi, isterse saydam cisim yüzeyi olsun, olduğunu var saydığımız ve bize ışıkla ilgili çizimlerde büyük kolaylık sağlayan bu çizginin en önemli özelliği yüzeyle dik açı ( 90˚ ) yapıyor olmasıydı. Kullandığımız yerleri bir daha hatırlayarak bazı yüzeylerin normallerini çizelim.

Düz ayna için;

 

 

Aynanın konumu nasıl olursa olsun, çizeceğimiz normal ayna yüzeyi ile dik açı yapmalıdır.

Saydam yüzeyler için;

 

 

Yine çizdiğimiz normal saydam cismin yüzeyi ile dik açı yapmalıdır.

 

 

Her hangi bir yüzey ve ışın için normal;

 

 

Gelen ışının yüzeye değdiği noktanın teğeti çizilir.

Burada da teğet çizgisi ile normal dik açı ( 90˚ ) yapmalıdır.

 

Öğrendiğimiz ikinci kavram ODAK NOKTASI’dır.

Odak noktasını çukur ve tümsek aynada, ince ve kalın kenarlı mercekte kullanmıştık. Odak noktasının ne olduğuna ve nasıl bulunduğuna bir daha bakalım.

Çukur ayna için;

 

 

Şekli çukur ve ışığın yönünü değiştirdiği için ayna ve bu nedenle yukarıdaki şekildeki aynalara ÇUKURAYNA diyorduk. Çukur aynayı bir daireye tamamladığımızda, dairenin merkezi aynı zamanda çukur aynanın da merkezi oluyordu. Asal eksenin aynayı kestiği nokta ( TEPE NOKTASI )  ile merkezin tam ortası olan nokta ise çukur ayna için odak noktası oluyordu.

İkinci yol;

 

 

Asal eksene paralel olacak şekilde gönderilen ışık demeti yansıdıktan sonra hep aynı noktadan geçiyordu, bu nokta da çukur ayna için odak noktasıydı. İster çizimle olsun ister paralel ışık demeti ile olsun, aynı çukur ayna için her iki durumda da bulacağımız odak noktası aynıdır.

 

Tümsek ayna için normali belirlersek;

 

 

Tümsek aynanın asal eksenine paralel gönderilen ışınlar yansıdıktan sonra, yansıyan ışınların uzantıları alındığında uzantıların kesiştiği nokta tümsek aynanın odak noktasıdır.

 

 

İnce kenarlı mercek için odak noktası;

İnce kenarlı merceğin asal eksenine paralel gönderilen ışınların mercekte kırıldıktan sonra geçtikleri noktadır.

 

 

Kalın kenarlı mercekte odak noktası;

Kalın kenarlı merceğin asal eksenine paralel gelen ışınların mercekte kırıldıktan sonra, uzantılarının geçtikleri noktadır.

 

Kaynakça:

1.      Üniversite fiziği PSSC – MEB – Milli Eğitim Basımevi – İSTANBUL 1975

2.      Akışkanlar Mekaniğine Giriş – Cahit ÇIRAY – ODTU YAYINCILIK

3.      Fizik IV – Modern Fizik – Telhat ÖZDOĞAN – Mehmet KARA – Sedat GÜMÜŞ – Metin ORBAY – PegemA Yayıncılık – 2005

4.      İngilizce Vikipedi, 25 Aralık 2006 tarihli Plazma maddesi [http://plazmafizigi.blogcu.com/ Serdar DEMİRKOL, Lisans Tezi, Termiyonik Vakum Ark (TVA) Sistemiyle Nano-Katmanlı Yapıda Ag-Al2O3 Tabakalı Kompozit Malzeme Üretimi ve Fiziksel Özelliklerinin İncelenmesi, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, 2004
5.www.msxlabs.org/forum/fizik/108549-dalgalar-fizigi.html.