James Clark Maxwell elektrik alanı ve magnetik
alanının birbiriyle bağlantılı olduğunu bularak onları tek bir kuvvette
birleştirip elektromagnetizma olarak adlandırmıştır.
Elektromagnetik kuvvetin taşıyıcı parçacığı (g) fotondur. Farklı
enerjilerin fotonları X ışını, görünür ışık, radyo dalgaları ve benzerlerini
oluşturur. Fotonlar sıfır kütlelidir ve ışık hızında hareket ederler (vakumda ~300
000 000 metre/s). Elektromagnetik radyasyon başlıca yedi kategoride incelenir.
Bunlar düşük frekanstan yüksek frekansa doğru radyo dalgaları, mikrodalga,
kızıl ötesi, görünür ışık, mor ötesi, X-ışınları ve gama ışınlarıdır. Bu
ışınlar madde ile farklı şekillerde etkileşirler; etkileşim sırasında enerji,
hız, genlik, frekans, faz açısı, polarizasyon gibi anahtar özellikler ve bunların
değişimleri spektroskopik tekniklerle saptanabilir.
Çeşitli organizmaların gözleri bu ışınların
sadece küçük bir frekans aralığındaki ışınları algılayabilir. Buna ışık ya da
görülebilir tayf denir.
Elektromagnetik
Tayf
Elektromagnetik tayf veya elektromagnetik spektrum (EMS), evrenin herhangi bir yerinde fizik kurallarınca mümkün olan tüm elektromagnetik radyasyonu ve farklı ışınım türevlerinin dalga boyları veya frekanslarına göre bu tayftaki rölatif yerlerini ifade eden kavramdır. Herhangi bir cismin elektromagnetik tayfı veya spektrumu, o cisim tarafından çevresine yayılan karakteristik net elektromagnetik radyasyonu gösterir.
Elektromagnetik tayf, dalga boylarına göre
atomaltı değerlerden başlayıp binlerce kilometre uzunlukta olabilecek radyo
dalgalarına kadar birçok farklı ışın (radyasyon) tipini içerir. Elektromagnetik
tayf teoride sonsuz ve sürekli olsa da, pratikte kısa dalga boyu (yüksek
frekans) ucu sınırının Planck uzunluğuna, uzun dalga boyu (alçak frekans) ucu sınırının
ise evrenin tümünün fiziksel büyüklüğüne eşit olduğu düşünülmektedir.
Elektromagnetik
Tayfın Genişliği
Elektromagnetik tayf binlerce kilometreden atomaltı uzunluklara kadar geniş bir yelpazedeki dalga boylarında ışınımları kapsar. 30 Hz ve altındaki frekansların (uzun-dalga) radyoastronomide bazı nebulalar tarafından üretildiği ve bu yapıların araştırılmasında kullanıldığı, 2,9 – 1027 Hz değeri civarında frekanslara sahip ışınımların da çeşitli kozmik kaynaklardan yayıldığı bilinmektedir.
Boşlukta, belirli bir dalga boyundaki (l) elektromagnetik enerjinin bu dalga boyu
ile orantılı bir frekansı (f) ve foton enerjisi (E) bulunur. Bu yüzden
elektromagnetik tayf bu üç değerden herhangi biri kullanılarak ifade
edilebilir. Değerler birbirine aşağıdaki formüller ile bağlıdır:
c = frekans x dalga
boyu l = c/f E = hf E = hc/l
c = 299 792 458 m/s (ışık hızı), h @ 6.626069 10-34 J.s (Planck
sabiti). s @ 4.13567 meV/GHz
Buna göre;
·
Yüksek frekanslı elektromagnetik dalgalar yüksek
enerjiye ve kısa dalga boyuna sahiptir.
·
Düşük frekanslı elektromagnetik dalgalar düşük
enerjiye ve uzun dalga boyuna sahiptir.
Görünür ışık* veya başka bir elektromagnetik
türü belli bir madde içerisinde yaratılır veya içerisinden geçerse (örneğin
atmosfer), bu ışınımın dalga boyu artarken frekansı düşecektir. Bu
değişiklikten dolayı, ışınımların elektromagnetik tayf değerleri ile ilgili
rakamsal bilgiler verilirken genellikle söz konusu ışınımlar uzaydaki
(boşluk)sayısal değerleri ile ifade edilir. (*Görünür ışık, elektromagnetik
tayfın insan gözüyle algılanabilen aralığıdır. Bu dalgaboyu aralığına kısaca
görünür ışık veya sadece ışık da denir; sınırları yaklaşık olarak 360-700 nm
arasındadır.)
Spektroskopi ile görünür ışık bandı dışındaki
diğer ışınım aralıkları da algılanabilir. Normal bir laboratuvar spektroskobu 2
ile 2500 nm arasındaki dalga boylarını kolayca algılayabilir. Cisimlerin,
gazların ve hatta yıldız ve galaksilerin fiziksel özellikleri ile ilgili birçok
veri, bunlardan yayılan elektromagnetik ışınımın bir spektroskop yardımıyla
analiz edilmesiyle öğrenilebilir. Örneğin hidrojen atomları 21,12 cm'lik dalga
boyunda spesifik bir radyo dalgası yayar. Söz konusu ışınım algılandığında,
mesela uzak bir gezegenin atmosferinde hidrojen gazı da bulunduğu
anlaşılabilir. Bu teknik astrofizik araştırmalarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
1 Ağustos 2019
GERİ
(yasalar)
GERİ
(elektromagnetizma)
