11 Haziran 2013 Salı

ELEKTROMANYETİK TAYF

Elektromanyetik tayf veya elektromanyetik spektrum (EMS), evrenin herhangi bir yerinde fizik kurallarınca mümkün kılınan tüm elektromanyetik radyasyonu ve farklı ışınım türevlerinin dalga boyları veya frekanslarına göre bu tayftaki rölatif yerlerini ifade eden kavramdır. Elektromanyetik spektrum, tüm elektromanyetik radyasyonun bütünlük oluşur. Elektromanyetik spektrum içinde bazen hafif olarak, kelime bazen elektromanyetik spektrumun sadece insan görünen kısmı ifade eder rağmen denir kadar foton, her şey yapılmıştır.

Fotonlar bir parçacık ve bazı dalgasının bazı özellikleri var. Örneğin, bir dalga boyu vardır. Bir foton aralıklarda dalga boyu birçok kez gelen toprak genişliği bir atom çapı daha küçük. elektromanyetik spektrumun bir parçasıdır Bütün radyasyon üç temel özellikleri - frekans veya dalga boyu, şiddeti ve kutuplaşma vardır. elektromanyetik dalga açısını ifade eder son özellik, insan gözü tarafından tespit edilemez, arılar algıladıkları rağmen.

Doğru makyaj bir müdahale malzeme, o yansıtmak rağmen, yavaş ya da absorbe Tüm elektromanyetik radyasyon ışık hızında hareket eder. Birçok süreçleri, çeşitli fosforlu yaşam formları dahil oluşturabilirsiniz rağmen dünya üzerinde elektromanyetik spektrum radyasyon birincil kaynağı güneşten vardır.


Elektromanyetik elektromanyetik alan, salınımlı bir pertürbasyon olarak düşünülebilir. Elektromanyetik spektrum olası tüm tedirginlikler oluşur. Biz sadece onları küçük bir kısmını görebilirsiniz - yaklaşık 400 nanometre ve yaklaşık 750 nanometre arasında dalga boyu ile ışık. Belki de şaşırtıcı olmayan bu büyük miktarlarda güneşten dökülen ışığın dalga boyu ve görsel sistemlerle algıladıkları gelişmiştir. Kısaltma ROYGBIV bazen elektromanyetik spektrumun insan görünür renkleri tanımlamak için, en düşük sıklık sırasına göre en yüksek frekans kullanılır:, turuncu, sarı, yeşil, mavi, kırmızı lacivert ve mor.

Bu kırmızı renk daha bir dalga boyu uzun olan elektromanyetik radyasyon türü ve kızılötesi denir tüm nesneler serbest ısı off verilir. bir milimetre sürece yaklaşık 750 nanometre gelen dalga boyu da Kızılötesi değişmektedir. infrared ardından mikrodalga arasındaki dalga boyu ile milimetrenin yaklaşık 30 cm (12 inç) çevresinde bulunmaktadır. Bu bir mikrodalga fırın kullanılır. Radyo dalgaları mikrodalgalar daha uzun dalga boylu olan herşeyi içerir. Bu son derece iletişim teknolojisi için önemli olan en büyük yeteneği dünyanın atmosferi nüfuz ve bu nedenle var.

görünür ışık daha küçük dalga boylarına sahip elektromanyetik radyasyon ultraviyole, ardından röntgen, sonra gama ışınları sayılabilir. Gama ışınları kozmik ışın türüdür ve son derece yüksek enerjileri olabilir. Gama ışınları ve enerjileri çok şey henüz bizim parçacık hızlandırıcıları üretilen daha yüksek olabilir bunların dalga boyları kadar küçük tek bir atomaltı parçacık olarak olabilir.

    Herhangi bir cismin elektromanyetik tayfı veya spektrumu, o cisim tarafından çevresine yayılan karakteristik net elektromanyetik radyasyonu tabir eder. Elektromanyetik tayf, dalga boylarına göre atom altı değerlerden başlayıp binlerce kilometre uzunlukta olabilecek radyo dalgalarına kadar birçok farklı radyasyon tipini içerir. Elektromanyetik tayf teoride sonsuz ve sürekli olsa da, pratikte kısa dalga boyu (yüksek frekans) ucunun limitinin Planck uzunluğuna, uzun dalga boyu (alçak frekans) ucunun limitinin ise evrenin tümünün fiziksel büyüklüğüne eşit olduğu düşünülmektedir.Dalga boyu: Bir dalga hareketinde birbirini izleyen iki tepe veya çukur noktası arasındaki uzaklığa ya da elektromanyetik dalgaların bir salınımda aldıkları yola DALGA BOYU denir. Dalga boyu birimi bizim kullandığımız mesafe birimleridir, örneğin santimetre, metre, kilometre. 

Dalga periyodu:
İki dalga tepesinin veya çukurunun belirli bir noktadan art arda geçişi arasındaki süreye DALGA PERYODU denir. 

Frekans:
Frekans veya titreşim sayısı bir olayın birim zaman (tipik olarak 1 saniye) içinde hangi sıklıkla, kaç defa tekrarlandığının ölçümüdür, matematiksel ifadeyle periyodun çarpmaya göre tersidir.

Ölçümü :
Bir olayın frekansını ölçmek için o olayın belirli bir zaman aralığında kendini kaç kere tekrar ettiği sayılır sonra bu sayı zaman aralığına bölünerek frekans elde edilir.
SI birim sisteminde frekans, Hertz (Hz) ile gösterilir. Bir Hertz, bir olayın saniyede bir tekrarlandığı anlamına gelir. Olayın iki Hertzlik bir frekansa sahip olması ise, olayın saniyede kendini iki kere yinelediğini ifade eder. Frekansı ölçmenin başka bir yolu ise olayın kendini tekrar etmesi arasında geçen süreyi tayin etmektir zira frekans bu sürenin çarpmaya göre tersi olduğundan dolaylı olarak elde edilebilir. İki yineleme arasında geçen süreye periyot denir ve fizikte genellikle T ile gösterilir.

Dalganın Frekansı:
Bir dalganın frekansı, dalgaboyuyla ilişkilidir. Dalganın dalgaboyuyla frekansının çarpımı, o dalganın hızını belirler. Dolayısıyla dalgaboyu bilinen bir dalganın frekansı bu ilişki kullanılarak belirlenebilir.
Bu ifadede v hızı λ (lambda) ise dalgaboyunu temsil eder. Özel bir durum olarak elektromanyetik bir dalga olan ışık boşlukta ışık hızıyla hareket ettiği için bu denklem
ifadesine dönüşür. Dalgalar bir ortamdan başka fiziksel yoğunluğa sahip bir ortama geçtiklerinde frekansları değişmez ancak hızları ve dolayısıyla dalgaboyları değişir. Doppler Etkisi dışında frekans hiçbir fiziksel olay dolayısıyla değişmez, diğer bir deyişle evrensel bir fiziksel değişmezdir.
Frekanslar

Örnekler
-Orkestrada bütünlüğü sağlamak için akort sesi olarak verilen la notası 440 Hz frekansına sahip bir titreşimdir.
-İnsan kulağı 20-20.000 Hz aralığındaki titreşimlere tepki gösterir.
-Şebekeden dağıtılan elektrik, saniyede 50 kere salınan alternatif gerilimdir. Elektrikli eşyaların üzerinde AC 220V 50Hz uyarısı cihazın, 50 Hz’ lik 220 Volt genlikli alternatif gerilimle çalıştığı anlamına gelir.

Hız:
Bir dalganın hızı dalga boyunun frekansına çarpımına eşittir.  

ELEKTROMANYETİK RADYASYON

 Elektromanyetik ışınım, elektromanyetik dalga ya da elektromıknatıssal ışın (genellikle EM radyasyon veya EMI olarak kısaltılır) bir vakum veya maddede kendi kendine yayılan dalgalar formunu alan bir olgudur. Elektromanyetik dalgalar, yüklü bir parçacığın ivmeli hareketi sonucu oluşan, birbirine dik elektrik ve manyetik alan bileşeni bulunan ve bu iki alanın oluşturduğu düzleme dik doğrultuda yayılan, yayılmaları için ortam gerekmeyen, boşlukta c ışık hızı ile yayılan enine dalgalardır. Elektromanyetik dalgalar, frekansına göre değişik tiplerde sınıflandırılmıştır. Bu tipler sırasıyla (artan frekansa ve azalan dalga boyuna göre) 

•  Radyo dalgaları
•  Mikrodalgalar
•  Terahertz ışınımı
•  Kızılötesi ışınım
•  Görünür ışık
•  Morötesi ışınım
•  X-ışınları ve Gama ışınlarıdır.Çeşitli organizmaların gözleri bu ışınların sadece küçük bir frekans aralığındaki ışınları algılayabilir. Buna “ışık” ya da “görülebilir tayf” denir.

ELEKTROMANYETİK ÖZELLİKLERİ

EMI fiziğinin adı elektrodinamiktir. Elektromanyetizma, elektrodinamik teorisi ile ilişkili bir fiziksel olaydır. Elektrik ve manyetik alanlar süperpozisyon ilkesine uygun olduklarından, herhangi bir parçacık ya da zamana bağlı elektrik veya manyetik alan aynı yerdeki mevcut alanlara vektör alan oldukları için vektörel olarak toplanırlar. Örneğin bir atom yapısı üzerinde seyahat halindeki bir EM dalgası yapının atomları içinde salınım indükler, böylece kendi EM dalgalarını yaymalarına sebep olur. Bu özellikler kırılma ve kırınım gibi çeşitli olaylara neden olur. Kırılma, bir dalganın bir ortamdan yoğunluğu farklı başka bir ortama geçerken hızını ve yönünü değiştirmesidir. Ortamın kırılma indisi kırılma derecesini belirler ve Snell yasası ile özetlenmiştir. Işık da bir salınım olduğundan, vakum gibi doğrusal ortamda statik elektrik ya da manyetik alan boyunca seyahat etmekten etkilenmez. Ancak bazı kristaller gibi doğrusal olmayan ortamlarda ışık ve statik elektrik ve manyetik alanlar arasında Faraday etkisi ve Kerr etkisi gibi etkileşimler görülebilir. Elektromanyetik ışımaların ortak özellikleri şunlardır; 

•  Birbirine dik elektrik ve manyetik alandan oluşurlar.
•  Boşlukta düz bir doğrultuda yayılırlar.
•  Hızları ışık hızına (2,99792458 × 108 m/s) eşittir.
•  Geçtikleri ortama; frekanslarıyla doğru orantılı, dalga boylarıyla ters orantılı olmak üzere enerji aktarırlar.
•  Enerjileri; maddeyi geçerken, yutulma ve saçılma nedeniyle azalır, boşlukta ise uzaklığın karesiyle ters orantılı olarak azalır.

RADYO DALGALARI

 Radyo dalgaları el telsizlerinden gelişmiş uzay haberleşme sistemlerine kadar birçok platform tarafından kullanılmaktadır. Radyo dalgaları binlerce kilometreden yaklaşık bir milimetreye kadar dalga boylarındadır ve sahip oldukları rezonansa uygun antenler ve modülasyon teknikleri kullanarak analog veya sayısal veri aktarımı kanalları olarak değerlendirilebilirler. Televizyon, cep telefonu, MRI, kablosuz bilgisayar ağları ve benzeri uygulamalar radyo dalgalarını kullanır. Radyo dalgalarının veri taşıma özellikleri dalga yüksekliği, frekans ve faz belirli bir bant aralığında modüle edilerek belirlenir. Elektromanyetik spektrumun bu bölümünün kullanımı birçok ülkede çeşitli resmi kuruluşlar tarafından kısıtlanmakta ve denetlenmektedir. Elektromanyetik radyasyon bir iletkene empoze edildiğinde, iletkenin yüzeyindeki atomların elektronlarını daha enerjik kılarak iletken yüzeyinde küçük bir elektrik akımı oluşmasını sağlar. Radyo antenlerinin çalışma ilkesi bu etkiye dayanır. Radyo dalgaları elektromanyetik spektrumun sahip oldukları en uzun dalga boyuna sahiptir. Bu dalgalar, bir futbol sahasından büyük olacağı gibi bir top boyutundan da küçük olmaktadır. Radyo dalgaları radyolarınıza müzik getirmekten çok daha fazla iş yapmaktadırlar. Onlar aynı zamanda televizyon ve cep telefonu sinyallerini de taşıma görevini yapmaktadırlar. Evlerinizdeki televizyon üzerinde bulunan anten, televizyon istasyonundan yayılan sinyali elektromanyetik dalga biçiminde almaktadır ve bu TV olarak isimlendirdiğimiz görüntü cihazı tarafından işlenerek karşımıza görüntü olarak çıkmaktadır.

MİKRODALGA

Mikrodalgalar tipik olarak uygun çap ve şekilde metal dalga klavuzu tüpler kullanabilecek kadar kısadırlar ve magnetron veya klistron tüpler kullanarak istenilen faz ve frekansta üretilebilirler. Mikrodalga üretimi TED ve IMPATT gibi katı yapılı diyotlar kullanılarak da yapılabilir. Çeşitli frekanslardaki mikrodalga enerjisi bazı materyaller tarafından emilebilir ve bu süreç sonucunda ısı açığa çıkar. Mikrodalga fırınlar su moleküllerinin bu özelliğini kullanır. Wi-Fi gibi kablosuz sinyal aktarımında da düşük yoğunluklu mikrodalga kullanılır. Mikrodalga fırınlar bu yüzden çalışır durumda ve yeterince yakın mesafede olduklarında cep telefonu ve diğer bazı elektronik cihazları etkileyebilirler.

TERAHERTZ IŞINI

Terahertz (THz) radyasyon, elektromanyetik tayfta uzak kızılötesi ile mikrodalgalar arasındaki frekans bandında bulunur. Yakın zamana kadar spektrumun bu bölgesi büyük oranda ihmal edilmişti ancak günümüzde bu milimetre-altı bant özellikle haberleşme, doku gösterimi ve savunma teknolojilerinde kullanılmaya başlanmıştır. Bu bandın askeri amaçlı uygulaması şimdilik düşman askerleri üzerine yansıtılan terahertz ışınımı suretiyle derilerinde yanma hissi yaratarak bu tehditleri etkisizleştirme uygulaması ile sınırlıdır. Aynı ışınım söz konusu hedeflerin elektronik ekipmanını da iş göremez hale getirecektir.

KIZILÖTESİ IŞINI

Kızılötesi radyasyon yaklaşık olarak 300 GHz ile 400 THz frekansları ve 1 mm ile 750 nm arasındaki dalgaboylarını kapsar. Üç ana kategoride incelenir: Uzak kızılötesi, 300 GHz (1mm λ) ile 30 THz (10 μm λ) arasındadır. Bu bandın alt bölümleri için mikrodalga da denilebilir. Bu radyasyon tipik olarak spin yapan gaz molekülleri, sıvılarda moleküler akışkanlık ve katılarda fotonlar tarafından emilir. Dünyanın atmosferindeki yaklaşık %1 su buharı tarafından emilen uzak kızılötesi ışınım, atmosferin saydam olmasında büyük rol oynamaktadır. Astronomide 200 μm ile birkaç mm arasındaki dalgaboylarına genellikle milimetre altı denir ve "uzak kızılötesi" tanımı 200 μm'nin altındaki dalgaboyları tarafından kullanılır. 
Atmosferin hangi dalga boylarını geçirip hangilerini bloke ettiğini özetler bir ilüstrasyon. Orta kızılötesi, 30 THz (10 μm λ) ile 120 THz (2.5 μm λ) arasında bulunur. Sıcak cisimler bu sıklıkla bu aralıkta ışınım yayarlar. Orta kızılötesi ışınım normal moleküler titreşim tarafından emilebilir. Bu frekans aralığına bazen parmak izi bandı da denir. Yakın kızılötesi, 120 THz (2500 μm λ) ile 400 THz (750 μm λ) arasındadır. Görünür ışığa benzer fiziksel işlemler tarafından üretilir ve benzer optik kurallara tabidir.

GÖRÜNÜR IŞIK

İnsan gözünün ışık veya renk olarak algıladığı aralığa denk gelen elektromanyetik enerjidir. Beyaz ışık bir prizmadan geçirildiğinde bileşenleri olan diğer dalgaboylarına ayrılabilir. Her dalgaboyu farklı bir frekansa sahiptir ve göz tarafından farklı bir renk olarak algılanır.400 ile 700 nanometre dalga boyları arasındaki ışınları kapsar (bir molekül ile tek hücreli arası boydadırlar). Işık diye hitap edilen elektromanyetik spektrumun bu küçük bölümünü insan görebilir. Güneş yeryüzü ışığının % 99,999’ unu sağlar. Bu bölümde mor ile başlayan ve kırmızıyla biten renkler vardır.

MORÖTESİ IŞINIM

Dalgaboyu görünür ışıktan daha kısadır. Oldukça enerjik olduğu için morötesi (UV) ışınım kimyasal bağları bozup çeşitli molekülleri iyonize edebilir veya katalizör etkisi gösterebilir. Güneş yanıkları morötesi radyasyonun insan derisi üzerindeki yıkıcı etkisine örnek olarak verilebilir. Bazı durumlarda kanserojen etki yapabilir. UV ışınım ayrıca etkin bir mutajendir ve hücrelerin DNA yapısını bozarak kontrolsüz mutasyona sebep olabilir. Dünya'ya güneşten gelen UV radyasyonun büyük bir kısmı yüzeye ulaşmadan önce atmosferdeki ozon tabakası tarafından emilir.Derimiz morötesi ışınlara karşı bir savunma mekanizması olarak, melanin adı verilen koyu renkli bir pigment üretir. Tendeki bu koyulaşma güneş yanıklarına karşı, 2 ile 4 arasında bir koruma faktörü sağlar. Fakat bu mekanizma uzun süre morötesi ışınlara maruz bırakılan bir cilt için yeterli korumayı sağlamaz ve cilt kanseri riski artmış olur. Görüntü olarak bronz bir ten bizlere cazip gelebilir. Oysa ki, bronzluk cildimizin zarar gördüğünü ve korunmak için gereken mekanizmayı çalıştırdığını anlatan bir işaretten başka birşey değildir. İki çeşit bronzlaşma vardır. Anında oluşan pigment koyulaşması, deride zaten bulunan melanin pigmentinin morötesi ışınlar sonucu koyulaşmasıdır. Bu durum, güneşte kalmaya devam edilmediği sürece, birkaç saat içinde yok olur. Uzun süreli bronzlaşma ise yaklaşık üç günlük bir periyotta meydana gelir ve yeni melanin pigmentlerinin oluşumuyla sonuçlanır. Bu pigmentler üst deriye düzenli biçimde dağılır. Sonuçta bronzluk haftalar sürer. Güneş yanıkları ise yüksek miktarda morötesi ışına maruz kalındığı zaman üst deri hücrelerinin ölmesiyle ve ölmeyen hücrelerin de zarar görmesiyle oluşur. En hafif biçiminde, cildin kızardığı ve acıdığı görülür. Buna “erythema” denir. Bu durum ışınlara maruz kalındıktan hemen sonra oluşur ve 8 ile 24 saat arasında en yüksek seviyeye ulaşır. Birkaç gün içinde ise yok olur. Fakat ileri derecede güneş yanıklarında derinin su topladığına ve soyulduğuna rastlanır. Bu durum oldukça acı verici olmanın ötesinde geride morötesi ışınlara karşı çok daha zayıf olan bembeyaz bir deri bırakır.

X-IŞINLARI


X-ışınları, morötesi ışınlardan daha kısa dalga boyuna, dolayısı ile daha yüksek frekans ve enerjiye sahiptir. Çeşitli materyallerin içinden geçebildikleri için tıpta organ ve kemiklerin görüntülenmesinde sıkça kullanıldığı gibi, ayrıca yüksek-enerji fizik ve gök bilim uygulamalarında da kullanım alanı bulmuştur. X-ışınlarının bir başka adı Röntgen ışınlarıdır.Doğadaki görünür ışık yada radyo dalgalarına benzeyen bir elektro magnetik ışınım biçimidir. Öbür ışınım türleri gibi X ışınları da, boşlukta (vakumda) yol alabilen ve ancak bazı maddelerin içinden geçebilen enerji dalgalarından oluşur. X ışınları gözle görülemez ve elektro magnetik tayfın mor ötesi ışınları ile gama ışınları arasında kalan kesiminde yer alırlar. X ışınlarını 1895'te, Alman bilim adamı Wilhelm Conrad Röntgen keşfetti. Bu yüzden bu ışınlara Röntgen ışınları da denir. Röntgen, havasının çoğu boşaltılmış bir vakum lambasının içinden geçirdiği elektrik akımıyla deney yaparken iki olay gözlemledi. Bunlardan birincisi, katottan (eksi kutup) anota doğru, çok küçük parçacıklardan oluştuğu düşünülen ışınların aktığı ve bu ışınların lambanın öbür ucuna sıvanmış fosfor katmana çarptığında camda yeşil bir flüorışıma yarattığıydı.X ışınlarının elektro magnetik enerji dalgaları olduğu ancak 1912'de kanıtlandı. Işık ya da radyo dalgalarına benzemekle birlikte, X ışınlarının dalga boyu öbür elektro magnetik ışınım biçimlerininkinden çok daha kısadır. X ışınlarının dalga boyu 1 nano metrenin onda biri ile 100 nano metre arasında değişir. (1 nano metre 1 metrenin milyarda 1’idir.) X ışınları ayrıca çok yüksek enerjiye sahiptir. Bu ışınların maddenin içine işleyebilmesi de bu özellikten kaynaklanır.Çeşitli hastalıkların tanı ve tedavisinde, başta X ışınları olmak üzere çeşitli ışınım türlerin den yararlanılmasına dayalı tıp dalına radyoloji denir. Doktorlar yada radyologlar, X ışınlarıyla çekilen filmleri, yani röntgen filmlerini inceleyerek vücudun pek çok bölümünü gözden geçirebilirler. Akciğerlerde herhangi bir enfeksiyon, kanser yada başka bir hastalık belirtisi bulunup bulunmadığı bu yolla saptanabilir. Kemiklerdeki kırıklar da röntgen filmlerinde görülebilir. Diş hekimleri dişlerin, diş köklerinin ve çevresindeki dokuların sağlıklı olup olmadığını anlamak için X ışınlarından yararlanırlar.

GAMA IŞINLARI

Gama ışınları 1900 yılında Villiard tarafından bulunmuştur. Bilinen en enerjik elektromanyetik radyasyon türü olan gama ışınları nükleer aktivite ve çeşitli kozmik kaynaklar tarafından üretilirler.Gama ışınlarının kaynağı atomun çekirdeğidir. Bu ışınlar atom çekirdeğinin enerji seviyelerindeki farklılıklardan meydana gelir. Çekirdek bir alfa veya bir beta parçacığı çıkarttıktan sonra genellikle kararlı bir durumda olmaz. Fazla kalan çekirdek enerjisi bir elektromanyetik radyasyon halinde yayınlanır. Gama ışınları, beta ışınlarından daha yüksek enerjili ve dolayısıyla daha girici (nüfuz edici) ışınlardır. g ile sembolize edilirler. Gama ve x ışınlarının, alfa ve beta parçacıklarına göre madde içine nüfuz etme kabiliyetleri çok daha fazla, iyonlaşmaya sebep olma etkileri ise çok daha azdır. Ancak birkaç santimetre kalınlığındaki kurşun tuğlalarla ve sadece belli bir kısmı durdurulabilir. Madde içerisinden geçerken üstel bir fonksiyon şeklinde bir şiddet azalmasına uğrarlar. Yüksüz olduklarından elektrik ve manyetik alanda sapma göstermezler.