Elektromanyetik Radyasyon Nedir?

Elektromanyetik radyasyon, boşlukta ışık hızı ile hareket den elektrik dalgaları ve manyetik enerjinin bir araya gelmesi ile oluşur.

Elektromanyetik Spektrum , çok düşük frekans (ELF) ile başlayan, Radyo Frekansı (RF) ile devam eden ve Ultraviole (UV) ve X ışınlarına kadar uzanan bir yelpazeden oluşur.

Aşağıdaki tabloda elektromanyetik spektrum gözükmektedir :

Çok uzun yıllardır kablosuz iletişim ağları çok farklı amaçlar için kullanılmaktadır. Bunlar içersinde en yaygın olanları Radyo ve Televizyon İstasyonları, Baz İstasyonları ve Radarlardır.Bu kaynaklar bu iletişim esansında ortaya elektromanyetik alanlar çıkarmaktadırlar.

Ayrıca evimizde veya ofislerimizde kullandığımız elektronik ev aletleri, elektrik dağıtımında kullanılan elektrik dağıtım hatları ve trafolar da elektriğin yapısı gereği çalışmakta oldukları esnada ortaya elektriksel ve manyetiksel alanlar çıkarmaktadır.

Elektromanyetik tayf da denir.
Electro Magnetic Spectrum kelimelerinden hareketle EMS kısaltması kullanılır.
Fizik kurallarına göre mümkün olan tüm elektromanyetik radyasyonu tanımlar.
Farklı ışınların dalga boyları ve frekanslarına göre kısımlara ayrılır.
Herhangi bir cismin elektromanyetik tayfı demek, o cisim tarafından çevresine yayılan elektromanyetik radyasyonu ifade eder.

 

Elektromanyetik tayf, dalgaboylarına göre atomaltı değerlerden (Gama ve X ışını) başlar ve binlerce kilometre uzunlukta olabilen radyo dalgalarına kadar birçok farklı radyasyon tipini içerir.
Teoride sonsuz ve sürekli olsa da, pratikte kısa dalgaboyu (yüksek frekans) ucunun limitinin Planck uzunluğuna, uzun dalgaboyu (alçak frekans) ucunun limitinin ise evrenin tümünün fiziksel büyüklüğüne eşit olduğu düşünülmektedir.
 

Kuantum kuramının temel uzunluk birimi Planck uzunluğudur.
1900 yılında Max Planck enerjinin kuanta adını verdiği temel birimlerden oluştuğunu keşfetti.
Böylece kuantum kuramı başladı.
Buna göre zaman ve uzay sonsuza kadar bölünemez.
Bu uzunluk, bir metrenin 10 üzeri 35'te biri kadardır ve ışığın bir Planck zamanında kat ettiği yola eşittir.
Yani 1 metre, 100.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 tane planck uzunluğuna eşittir.

wavelength = dalga boyu
visible light = görünür ışık
UV = ultraviole
IR - Infrared
 

Kimya ve atom fiziğinde kullanılan bazı birimler:

1 mikron (μ) = 1 μm = 1/1 000 000 m
(milimetrenin on binde biri)

1 Angström (Å) = 0.1 nm = 1/ 10 000 000 000 m = 1 × 10-10 m
(milimetrenin yüz milyonda biri)

1 fermi (fm) = 1 fm = 1/ 1 000 000 000 000 000 m
(milimetrenin on trilyonda biri)


uzunluk ölçüsü üst birimleri
1 metre = 1 m
10 m = 1 dekametre (dam)
100 m = 1 hektometre (hm)
1.000 m = 1 kilometre (km)
1.000.000 m = 1 Megametre (Mm)
1.000.000.000 m = 1 Gigametre (Gm)
1.000.000.000.000 m = 1 Terametre (Tm)
1.000.000.000.000.000 m = 1 Petametre (Pm)
1.000.000.000.000.000.000 = 1 Egzametre (Em)
1.000.000.000.000.000.000.000 = 1 Zettametre (Zm)
1.000.000.000.000.000.000.000.000 = 1 Yottametre (Ym)

 

Uzay biliminde kullanılan uzunluk birimleri

1 astronomik birim (AU) = 149.597.870.660 m

1 ışıkyılı (ly) = 9.460.730.473.000.000 m

1 parsek (pc) = 3.085.677.580.000.000 m

1 Hubble uzunluğu yaklaşık = 120.000.000.000.000.000.000.000.000 m


Astronomik birim, Dünya'nın merkeziyle Güneş'in merkezi arasındaki uzaklıktır.
Dünya-Güneş arası uzaklık: 1.00 ± 0.02 AU
Dünya-Ay arası uzaklık: 0.0026 ± 0.0001 AU
Mars-Güneş arası uzaklık: 1.52 ± 0.14 AU
Jüpiter-Güneş arası uzaklık: 5.20 ± 0.05 AU
Plüton-Güneş arası uzaklık: 39.5 ± 9.8 AU

Parsek (Parsec), paralaksı (ıraklık açısı) 1 olan bir gökcisminin uzaklığıdır.
Yaklaşık 3,26 ışık yılıdır.

Iraklık açısı (kaçkınlık) bir kimsenin gözünden çıkan, biri yer kürenin merkezinde öbürü yeryüzünde bulunan iki doğrunun bir gökcisminin merkezinde birleşerek oluşturdukları açıdır.
Yıldızların, Dünya'ya olan uzaklıklarını hesaplamada kullanılır.
Dünya'dan Güneş'e, Güneş'ten yıldıza, yıldızdan da tekrar Dünya'ya birer çizgi çekildiğinde oluşan üçgenin açıları yardımıyla yıldızların uzaklıkları hesaplanabilir.
Ancak bu yöntem, 3000 ışık yılı uzaklığa kadar olan hesaplamalarda sağlıklı sonuçlar vermektedir.

 

Osmanlı dönemi uzunluk birimleri

1 merhale = 45 480 m
1 fersah = 5 685 m
1 eski mir = 1 895 m
1 berid = 22740 m
1 kulaç = 1,82 m
1 arşın = 0,68 m = 68 cm
1 endaze = 0,65 m = 65 cm
1 urup = 8,5 cm
1 hat = 0,268 cm


İngiltere ve ABD'de kullanılan uzunluk birimleri

1 parmak (inch; in) = 2.54 cm
1 ayak (foot; ft) = 12 in = 30.48 cm
1 yarda (yard; yd) = 3 ft = 0.9144 m
1 mil (mile; mi) = 1 760 yd = 1 609.344 m
1 deniz mili (nautical mile; nm) = 1 852 m

Tayf kategorileri genelde doğrudur ancak aralarında kesin sınırlar yoktur.
Bazen belirli bir kategoride yer alan bir ışın, bir başka kategorinin dalgaboyu aralığında bulunabilir.
Mesela bazı az enerjili gama ışınları bazı yüksek enerjili X-ışınlarından daha uzun dalgaboyuna sahiptir.
Bunun sebebi, "gama ışını" terimi nükleer bozunum veya başka bir atomaltı işlem sonucu oluşan fotonlar için kullanılırken X-ışınlarının atom çekirdeğine yakın yüksek enerjili iç elektronların orbital değişimleri sonucu oluşmasıdır.
Sonuç itibariyle, X-ışınları ile gama ışınları arasındaki belirleyici fark dalgaboylarında degil, söz konusu ışınların oluşma şekilleridir.
Ancak gama ışınları genellikle X-ışınlarından daha yüksek frekanslı ve dolayısıyla daha yüksek enerjilidir ve bu yüzden kendi kategorilerinde değerlendirilir.

Radyo dalgaları binlerce kilometreden bir milimetreye kadar dalgaboylarındadır.
Sahip oldukarı rezonansa uygun antenler ve modülasyon teknikleri kullanarak analog veya sayısal (dijital) veri aktarımı kanalları olarak değerlendirilebilirler.
Televizyon, cep telefonu, kablosuz bilgisayar ağları ve benzeri uygulamalar radyo dalgalarını kullanır.



Radyo dalgalarının veri taşıma özellikleri dalga yüksekliği, frekans ve faz ile belirlenir.
Belirli bir bant aralığında modüle edilirler.
Elektromanyetik spektrumun bu bölümünün kullanımı resmi kuruluşlar tarafından kısıtlanmakta ve denetlenmektedir.
Elektromanyetik radyasyon bir iletkene empoze edildiğinde, iletkenin yüzeyindeki atomların elektronlarını daha enerjik kılarak yüzeyde küçük bir elekrik akımı oluşmasını sağlar.
Radyo antenlerinin çalışma ilkesi budur.



Mikrodalgalar, uygun çap ve şekilde metal dalga klavuzu tüpler kullanabilecek kadar kısadırlar.
Magnetron veya klistron tüpler kullanarak istenilen faz ve frekansta üretilebilirler.
Çeşitli frekanslardaki mikrodalga enerjisi bazı materyaller tarafından emilebilir ve sonuçta 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 (THz) radyasyon, elektromanyetik tayfta uzak kızılötesi ile mikrodalgalar arasındaki frekans bandındadır.
Yakın zamana kadar spektrumun bu bölgesi büyük oranda ihmal edilmişti.
Ancak günümüzde bu bant özellikle haberleşme, doku gösterimi ve savunma teknolojilerinde kullanılmaya başlandı.
Bu bandın askeri amaçlı uygulaması şimdilik düşman askerleri üzerine gönderilen ışınla derilerinde yanma hissi oluşturmakla sınırlıdır.
Aynı ışınla askeri hedeflerin elektronik ekipmanını da iş göremez hale getirebileceklerdir.


Kızılötesi radyasyon, 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 bölümlerine mikrodalga da denilebilir.
Bu radyasyon, spin yapan gaz molekülleri, sıvılarda moleküler akışkanlık ve katılarda fotonlar tarafından emilir.
Dünyanın atmosferindeki yaklaşık %1 oranında bulunan su buharı tarafından emilen bu ışınlar atmosferin saydam olmasında rol oynar.
Astronomide 200 μm ile birkaç mm arasındaki dalgaboylarına genellikle milimetre altı denir.
"Uzak kızılötesi" tanımı 200 μm'nin altındaki dalgaboyları tarafından kullanılır.

 

Orta kızılötesi, 30 THz (10 μm λ) ile 120 THz (2.5 μm λ) arasındadır.
Sıcak cisimler bu aralıkta ışın yayarlar.
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 ışık, insan 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.

Morötesi ışının dalgaboyu görünür ışıktan daha kısadır.
Oldukça enerjik olduğu için kimyasal bağları bozup çeşitli molekülleri iyonize edebilir veya katalizör etkisi gösterebilir.
Güneş yanıkları insan derisi üzerindeki yıkıcı etkisine örnek olarak verilebilir.
Bazı durumlarda kanserojen etki yapabilir.
Dünya'ya Güneş'ten gelen UV radyasyonun büyük bir kısmı yüzeye ulaşmadan önce atmosferdeki ozon tabakası tarafından emilir.



X-ışınları, morötesi ışınlardan daha kısa dalgaboyuna, dolayısı ile daha yüksek frekans ve enerjiye sahiptir.
Çeşitli materyallerin içinden geçebildikleri için tıpta organ ve kemiklerin görüntülenmesinde sıkça kullanılır.
Ayrıca yüksek enerji fiziği ve gökbilim uygulamalarında da kullanım alanı bulmuştur.
Bir başka adı Röntgen ışınlarıdır.



Gama ışınları 1900 yılında keşfedilmiştir.
Bilinen en enerjik elektromanyetik radyasyon türüdür.
Nükleer aktivite ve çeşitli kozmik kaynaklar tarafından üretilirler.

 

Dalgaboylarının uzunlukları frekansın düşük olduğu yerlerde dağ ile ifade edilirken frekansın yükseldiği gama ışını bölgesinde atom çekirdeği ile anca açıklanabilmektedir.
Işığın hızının saniyedeki hızının 300.000 km olduğu düşünülürse bu çok yüksek bir frekanstır.

 

Görünen ışık; kırmızı renkten mor renge doğru bir çizelge oluşturur.
Dalgaboyu nanometreler mertebesindedir.
Radyasyonun esas olarak iki türü vardır.
Birisi iyonlaştırıcı olan diğeri de iyonlaştırıcı olmayan.

Frekans arttıkça enerji de artar fakat dalgaboyu azalır.
Enerji arttıkça atoma zarar verme gücü olur.
Bu da iyonlaştırıcı radyasyondur.

Özetle, iyonlaştırıcı radyasyonlardan alfa ve beta ışınlarının taneciklerden, x ve gama ışınlarının da enerji dalgalarından oluştuğunu söyleyebiliriz.


 

Elektromanyetik Radyasyon, boşlukta ışık hızı ile hareket den elektrik dalgaları ve manyetik enerjinin bir araya gelmesi ile oluşur. Elektromanyetik Spektrum , çok düşük frekans (ELF) ile başlayan, Radyo Frekansı (RF) ile devam eden ve Ultraviole (UV) ve X ışınlarına kadar uzanan bir yelpazeden oluşur.

Elektromanyetik Radyasyonun oluşmasına sebep olan yeni teknolojik ürünleri günlük yaşamımızda yoğun olarak kullanmaktayız. Yüksek Gerilim Hatları, TV ve bilgisayarlar, FM ve TV vericileri, mikrodalga fırınlar, mobil telefonlar, mobil telefon baz istasyonları ,kablosuz telefonlar, uydu antenleri ve verici antenler, radar antenleri, bluetooth, kablosuz internet, kablosuz ses ve görüntü sistemleri vb.). Fakat, hayat standartımızı yükseltirken, elektromanyetik radyasyonun canlı organizmayı etkilemesi gibi bir faturayı da ödemekteyiz.

Elektromanyetik enerjinin kullanımı hızla artarken bizler de her geçen gün daha fazla Elektro-manyetik radyasyona maruz kalıyoruz, yani evimizde veya ofislerimizde kullandığımız elektronik ev aletleri, elektrik dağıtımında kullanılan elektrik dağıtım hatları ve trafolar da elektriğin yapısı gereği çalışmakta oldukları esnada ortaya elektriksel ve manyetiksel alanlar çıkarmaktadır ve elektromanyetik kirlilik artmaktadır.
 

Elektromanyetik Alan Nedir?

Elektrik ve elektromanyetik alanlar doğada kendiliğinden ortaya çıkmaktadır. Doğal elektromanyetik alan, yer küre etrafında kuzey-güney doğrultusunda mevcut olup kuslar ve balıkların yön bulmalarına yardımcı olan ancak gözle görülemeyen dalgalardan olusmaktadır. Doğal elektrik alan ise atmosferde meydana gelen yıldırım, simsek olusumları ile lokal olarak ortaya çıkmaktadır. Doğal elektrik ve elektromanyetik alanların yanı sıra insan yapımı kaynaklardan yayılan elektrik ve elektromanyetik alanlar günlük hayatımızda tüm çevremizi kaplamıs bulunmaktadır. İnsan yapısı kaynaklar arasında X ısınlarının kaynağı olan röntgen cihazları, düsük frekanslı elektromanyetik dalga kaynağı olan elektrik soketleri, yüksek frekanslı radyo dalgaları yayan TV anteni, radyo istasyonu veya mobil telefon istasyonları gibi veri iletim hatları yer almaktadır. Bir iletken üzerinden geçen akım siddeti ve gerilim seviyesine bağlı olarak, bu iletkenin bulunduğu ortama elektrik alan ve manyetik alan yayılmaktadır. Ev ve isyerlerinde yasamı kolaylastırıcı olarak kullanılan elektrikli cihazların tümü birer elektromanyetik (EM) alan kaynağıdır. Elektromanyetik alanlar hassas elektronik cihazlar üzerinde etki yaparak bu cihazların doğru çalısmasını engellemekte, parazit olusturup göstergeleri bozarak hatalı değer okunmasına neden olabilmektedir Bu olumsuz etkileri önlemek için elektrik ve manyetik alan ekranlama veya kalkanlama isleminin yapılması gerekmektedir. Elektrik Alanı ve Elektro Manyetik Alanlar, elektrik enerjisi çağımızın en önemli enerji kaynaklarından birisini olusturmaktadır. Teknolojik gelismeler ve ekonomik kalkınmıslık düzeyine bağlı olarak, elektrikli araç ve gereçlerden yararlanma da her gün biraz daha artmaktadır. Bu ihtiyaçların karsılanması amacı ile yasam alanlarındaki elektrik ve elektromanyetik alan yoğunlukları da artmaktadır. Elektrik alan ortamdaki voltaj farklılıklarının sonucunda ortaya çıkmakta ve voltaj yüksekliğine bağlı olarak artmaktadır. Manyetik alan ise ortamdaki elektrik akımının varlığına bağlı olarak ortaya çıkmakta ve akım değerine bağlı olarak artmaktadır.

 

Elektromanyetik Alan Gücü Neye Bağlıdır?

Bir noktadaki elektromanyetik enerji miktarı, kaynağından olan uzaklığa, kaynağın etkin çıkış gücüne ve yayılım ortamına bağlıdır.

Yaşamımızda kullandığımız elektrikli ve elektronik cihazlar elektromanyetik enerji yayar mı?

Hayatımızda kullanılan elektrikle çalışan tüm cihazlar elektromanyetik enerji yayar ve elektromanyetik radyasyon etkisi oluştururlar.

Elektromanyetik dalgalar binaların içine girebilir mi? Binaların herhangi bir zayıflatıcı etkisi var mıdır?

Elektromanyetik dalgalar binaların içine girebilirler. Bütün cisimler elektriksel iletkenliklerine bağlı olarak elektromanyetik dalgaları yansıtma ya da geçirme özelliğine sahiptir. Elektromanyetik dalgalar, bina duvarından geçerken havada yayılmalarına göre enerjilerinin daha büyük bir kısmını kaybederek zayıflarlar. Ancak bina içinde oluşan elektromanyetik alanlar aynı gücde yayılmaya devam ederler.

 

Elektrik nereden geçerse geçsin, ortaya manyetik ve elektriksel alanlar ortaya çıkar. Elektriksel etkinin gücü akan elektriğin voltajına, manyetik alanın büyüklüğü ise akıma yani amperin yoğunluğuna göre değişmektedir. Bununla beraber evlerimizde kullanılmakta olduğumuz, buzdolabı, saç kurutma makinesi , ütüler, elektrikli battaniyeler, televizyonlar ,bilgisayarlar ve diğer elektrikli ev aletleri de belli bir elektromanyetik alan oluştururlar. Her ne kadar kişisel kullanımımıza bağlı olarak bu cihazlara olan yakınlığımız bizi aynı seviyede yüksek gerilim hatlarından ortaya çıkan elektromanyetik radyasyondan daha yüksek olsa da, bu cihazlar sadece kullanım esansında radyasyon yaymaktadırlar.Oysaki yüksek gerilim hatları ve trafolar sürekli olarak manyetik alan yaymaktadırlar.

 

Yüksek Gerilim Hatları

Yüksek gerilim hatlarının yaydığı elektromanyetik radyasyon , uzun yıllardır insanları merak ettirmiş ve endişe yaratmıştır.Bu konuyla ilgili her sene farklı çalışmalar yapılmakta raporlar yayınlanmaktadır. Yüksek gerilim hatlarının ortaya çıkarmış olduğu elektriksel radyasyonun etkisi belli malzemeler ile engellenebilirken, manyetik alanlar sadece çok özel maddeler ile kesilebilmektedir. Bugüne kadar yapılan özellikle hayvanlar üzerindeki deneyler, laboratuar çalışmaları ve klinik deneyler, yüksek gerilimin ortaya çıkardığı elektromanyetik etki ile insan sağlığı üzerindeki etkileşimi incelemek istemiştir. Bu konuda özellikle depresyon,lösemi,sinir sistemi rahatsızlıkları ve kanser türleri araştırılmıştır. Bugüne kadar yapılan araştırmaların sonucunda tam bir fikir birliği sağlanamamıştır.Bazı araştırmalar bu etkinin, insan sağlığı üzerinde ki olumsuz etkisini ortaya koyarken bazı araştırmalar yüksek gerilimin ortaya çıkardığı elektromanyetik etki ile insan sağlığı arasında bir etkileşim saptayamamıştır.


Radyo-TV Sinyalleri

AM/FM Radyo istasyonları ve TV İstasyonları çok yüksek seviyede RF enerji ortaya çıkarırlar.Bu istasyonlarda kullanılmakta olan bazı anten tipleri birkaç mega wattın üzerinde radyasyon ortaya çıkarırlar ancak bu antenler genel olarak her zaman kulelerin veya binaların en yüksek noktasına yerleştirilirler ve böylece insanlar üzerinde doğabilecek etkileri minimuma indirilir.Şu unutulmamalıdır ki insanlar en çok RF enerjiyi bu tip radyo vericilerinden emerler.Bunun nedeni radyo ve tv vericilerinin genel olarak çalışma aralığı olan 80-100 mhz'in insan yapısını en çok etkileyen aralık değerler olmasıdır.Bu vericiler baz istasyonu ve cep telefonlarına göre insanları çok daha fazla etkiler. Bu konuda yapılan bir çok araştırma özellikle bu etkiye maruz kalan çocuklarda lösemi vakalarının artış gösterdiğini kanıtlamaktadır.

Baz İstasyonları

Baz istasyonu ve buna benzer alıcı ve vericilerden oluşan radyo sistemleri de elektromanyetik radyasyon (elektromanyetik alan şiddeti) oluşturlar.İşte bu noktada baz istasyonu çevresindekiler bunun etkisine maruz kalırlar.
 

İyonize radyasyon

İyonize radyasyon , dokularımızda bulunan atom ve moleküllerde elektron kopararak değişiklik yapabilen , yüksek frekanslı ve dolayısıyla yüksek enerjili olan X ışınları ve gama ışınlarıdır.

Bu tip radyasyona insanlar gündelik hayatlarında çok düşük seviyede maruz kalmaktadır.  

 

 İyonize Olmayan Radyasyon

Elektrosense
Neden Radyasyon Ölçümü Yaptırmalıyım ? Electrosense Kimdir ?
Iyonize Olmayan Radyasyon
Elektromanyetik Spektrumun alt tarafında yer alan İyonize Olmayan Radyasyon'un enerjisi dokularda bulunan atom ve moleküllerde değişikliğe yol açmaya yetmez.

Bir başka deyişle iyonize olmayan radyasyon daha düşük frekanslı, düşük enerjili elektromanyetik dalgalardır.

• Yüksek Gerilim Hatlarından çıkan elektromanyetik radyasyon ( 50 Hz.) • Baz İstasyonlarının yaydığı radyasyon
• Tv ve Radyo Vericilerin yaydığı radyasyon
• Düşük Frekansı
• Radyo Frekansı
• Orta Frekans
• Yüksek Frekans
• Çok Yüksek Frekans
• Mikrodalga ışınları

İyonize olmayan radyasyona giren tüm bu dalgaların ortaya çıkardığı bir ısınma etkisi mevcuttur.

Ancak bu etki ve ortaya çıkan enerji normal şartlarda insan dokularında bir değişikliğe veya zarara yol açmaz.

Ancak çok yüksek seviyede bu ışınlara maruz kalındığında, örneğin yüksek gerilim hatlarının veya baz istasyonlarının etkisine çok yüksek seviyede maruz kalınması durumunda bu etkiler de gözükebilir.

Ortaya çıkan EMR (elektromanyetik alan şiddeti) etkisinin yoğunluğu , kaynağın gücü kadar , kaynağa olan mesafenin azalması ile artmaktadır. Günümüzde artan cep telefonları kullanımları, ve yaşam alanlarında kurulu bulunan baz istasyonlarının sayısının artması ile insanların bu konuda ki endişeleri artmaktadır.

Etrafımızda hem doğal hem de insanların kullandığı cihazlara bağlı olarak ortaya çıkan EMR kaynakları mevcuttur. Yer kürenin mevcut elektromanyetik alan etkisi dışında, yıldırımlar ve kozmik aktiviteye bağlı olarak ortaya çıkan doğal radyasyon kaynakları mevcuttur.

Bununla beraber insan oğlunun elektrik enerjisini kullanmaya başlamasıyla birlikte ortaya doğal olamayan EMR çıkmıştır. Elektrik nereden geçerse geçsin, ortaya manyetik ve elektriksel alanlar ortaya çıkar.

Elektriksel etkinin gücü akan elektriğin voltajına, manyetik alanın büyüklüğü ise akıma yani amperin yoğunluğuna göre değişmektedir.Bununla beraber evlerimizde kullanılmakta olduğumuz, buzdolabı, saç kurutma makinesi , ütüler, elektrikli battaniyeler, televizyonlar ,bilgisayarlar ve diğer elektrikli ev aletleri de belli bir elektromanyetik alan oluştururlar.

Her ne kadar kişisel kullanımımıza bağlı olarak bu cihazlara olan yakınlığımız bizi aynı seviyede yüksek gerilim hatlarından ortaya çıkan elektromanyetik radyasyondan daha yüksek olsa da, bu cihazlar sadece kullanım esansında radyasyon yaymaktadırlar.Oysaki yüksek gerilim hatları ve trafolar sürekli olarak manyetik alan yaymaktadırlar.

ENERJİ İLETİM HATLARI - YÜKSEK GERİLİM HATLARI:
Yüksek gerilim hatlarının yaydığı elektromanyetik radyasyon , uzun yıllardır insanları merak ettirmiş ve endişe yaratmıştır.Bu konuyla ilgili her sene farklı çalışmalar yapılmakta raporlar yayınlanmaktadır.

Yüksek gerilim hatlarının ortaya çıkarmış olduğu elektriksel radyasyonun etkisi belli malzemeler ile engellenebilirken, manyetik alanlar sadece çok özel maddeler ile kesilebilmektedir.

Bugüne kadar yapılan özellikle hayvanlar üzerindeki deneyler, laboratuar çalışmaları ve klinik deneyler, yüksek gerilimin ortaya çıkardığı elektromanyetik etki ile insan sağlığı üzerindeki etkileşimi incelemek istemiştir. Bu konuda özellikle depresyon,lösemi,sinir sistemi rahatsızlıkları ve kanser türleri araştırılmıştır.

Bugüne kadar yapılan araştırmaların sonucunda tam bir fikir birliği sağlanamamıştır.Bazı araştırmalar bu etkinin, insan sağlığı üzerinde ki olumsuz etkisini ortaya koyarken bazı araştırmalar yüksek gerilimin ortaya çıkardığı elektromanyetik etki ile insan sağlığı arasında bir etkileşim saptayamamıştır.

Radyo ve TV İstasyonları tipleri

AM/FM Radyo istasyonları ve TV İstasyonları çok yüksek seviyede RF enerji ortaya çıkarırlar.Bu istasyonlarda kullanılmakta olan bazı anten tipleri birkaç mega wattın üzerinde radyasyon ortaya çıkarırlar ancak bu antenler genel olarak her zaman kulelerin veya binaların en yüksek noktasına yerleştirilirler ve böylece insanlar üzerinde doğabilecek etkileri minimuma indirilir.

Şu unutulmamalıdır ki insanlar en çok RF enerjiyi bu tip radyo vericilerinden emerler.Bunun nedeni radyo ve tv vericilerinin genel olarak çalışma aralığı olan 80-100 mhz'in insan yapısını en çok etkileyen aralık değerler olmasıdır.Bu vericiler baz istasyonu ve cep telefonlarına göre insanları çok daha fazla etkiler.

Bu konuda yapılan bir çok araştırma özellikle bu etkiye maruz kalan çocuklarda lösemi vakalarının artış gösterdiğini kanıtlamaktadır.

Cep Telefonu, Kablosuz Telefonlar ve El Tipi Radyolar:

Bir çok cep telefonu ve kablosuz telefonlar içlerinde veya üzerlerinde bir anten taşırlar.İşte bu noktada cep telefonlarının içersinde yer alan antenlerin kullanıcıların beynine çok yakın olmasından dolayı diğer kaynaklara göre daha fazla elektromanyetik alan etkisi oluştururlar.

Cep telefonları ve kablosuz telefonlar, Uluslararası Kanser Araştırma Kurumu tarafından, 2011 yılının Mayıs ayında 2B sınıfında değerlendirilerek ; kansere sebep olabilecekler gurubunda yer almıştır.

Baz İstasyonları:

Baz istasyonu ve buna benzer alıcı ve vericilerden oluşan radyo sistemleri de elektromanyetik radyasyon (elektromanyetik alan şiddeti) oluşturlar.İşte bu noktada baz istasyonu çevresindekiler bunun etkisine maruz kalırlar.

 

Elektromanyetik alanlar (veya dalgalar, veya radyasyon), teknolojimizin en önemli dayanaklarından biri. 19. yüzyılın sonundan itibaren önce radyo iletişimi için yaygın olarak kullanmaya başladık, sonra TV, kablosuz telefon, GSM, Wi-Fi geldi ve kendimizi yapay elektromanyetik alanlar içinde yüzer bulduk. Bu durumun sağlığımıza etkilerini de merak etmeye başladık.

1. Elektromanyetik (EM) radyasyon nedir?

EM radyasyon, veya ışıma, evrendeki en temel enerji biçimlerinden biridir. Yaşadığımız ortam her zaman EM radyasyonla doludur. Evimizdeki elektrik kabloları radyo dalgaları üretir. Yaktığımız mum veya ampul görünür ışık üretir. Sıcak bir cisim olan vücudumuz kızılaltı radyasyon yayar.

Bunların hepsinin altında aynı fizik prensipleri yatar. Elektromanyetik radyasyon bir dalgadır; uyum içinde hızla dalgalanan elektrik ve manyetik alanların bileşimidir. Farklı EM radyasyon tipleri sadece “frekans”larıyla ayırt edilir. Frekans, elektrik ve manyetik alanların saniyede kaç kere değiştiğini ölçer. Aşağıdaki grafik, farklı frekansların hangi tip radyasyona karşılık geldiğini gösteriyor.

Kaynak: NIH. Çeviri: Tuğsan Topçuoğlu

Altta yatan fiziğin tamamen aynı olması sebebiyle, değişik EM radyasyon türlerinin hepsi fizikte basitçe “ışık” olarak anılır. EM radyasyon, ışıma, ışık, EM dalga, foton terimlerini bu yazı çerçevesinde eşanlamlı olarak kullanacağım.

EM radyasyon yaratmak kolaydır. Elektrik yüklü parçacıkların, sözgelişi elektronların ivmelenmesi ile üretilebilir. Meselâ plastik bir kalemi saçınıza sürüp elektrikleyin, sonra kalemi hızla sallayın, zayıf bir EM radyasyon yaratırsınız. Radyo vericileri de benzer şekilde çalışır; antenlere değişken akım vererek EM sinyaller üretirler.

Gündelik ölçeklerde EM radyasyonu bir dalga olarak düşünmek yeterli olsa da, atomları incelerken ışığı “foton” adı verilen parçacıkların akımı olarak görmek daha doğrudur. Bir atom veya molekülde bulunan bir elektron ile bir foton çarpıştığında, elektron fotonun enerjisini emip moleküldeki bir üst enerji seviyesine geçebilir, veya molekülden kopup gidebilir, ama bunun için fotonun tam uygun enerjide olması gerekir. Aksi takdirde elektron, fotonu emmez.

Parlak bir ışık huzmesinde, zayıf ışığa göre daha fazla foton vardır, ama fotonların enerjileri ikisinde de aynıdır.

EM radyasyonu (ışığı) oluşturan fotonların enerjisi, frekansla artar. Radyo dalgaları fotonlarının enerjisi düşüktür, görünür ışığın daha yüksek, X ışınlarının daha da yüksektir. Yüksek enerjili bir foton, maddenin içine daha fazla nüfuz eder.

Madde (ki buna insan bedeni dahil) ve ışığın (radyasyonun) etkileşimi çok zengin ve geniş bir fizik konusudur. “Radyasyon” kendi başına tehlikeli bir şey değildir. Gözümüz bir radyasyon dedektörüdür; belli frekanslardaki radyasyonu emerek dünyayı görmemizi sağlar. Bir kamp ateşinden çıkan radyasyon ısınmamızı sağlar.

Fizikte “radyasyon” terimi bazen çok hızlı atomaltı parçacıklardan (elektron, proton, vb.) bahsederken de kullanılır. Bu yazıda radyasyon terimi bu tür parçacıklar için değil, sadece elektromanyetik kökenli radyasyon için kullanılacak.

2. EM radyasyon kanser yapar mı?

Bazısı yapabilir, bazılarının yapması ise mümkün görülmüyor.

Sağlık tartışmalarında EM radyasyon ikiye ayrılır: İyonize edici olan ve olmayan. Birinci gruptakiler, morötesi ve daha yüksek frekansa (dolayısıyla enerjiye) sahip olanlardır. İkinci gruptakiler ise düşük frekanstaki radyo, mikrodalga vb. tipleridir.

İyonize etmek, bir molekülden bir elektronu koparmak demektir. Atomlar arası bağlar elektronlarla oluşturulduğu için, bir elektronun kopması molekülün kırılmasına bile sebep olabilir. Elektronu koparabilmek için gereken enerji, ancak morötesi veya daha yüksek frekanslardaki fotonlarda bulunur .

İyonize etme-etmeme ayrımının sağlıkla, özellikle kanserle ilgisi var. Kanserin temel sebebi, bir hücrenin büyümesini kontrol eden genlerin mutasyona uğrayıp işlemez hale gelmesi, böylece hücrelerin kontrolsüz çoğalmasıdır . İyonize edici radyasyon bunu iki şekilde yapar: ya doğrudan doğruya DNA’ya çarparak kırılmasına sebep olur, ya da suyu veya organik molekülleri iyonlaştırarak serbest radikaller (aşırı aktif moleküller) yaratır, bunlar da DNA’ya zarar verebilir. Radyo dalgaları, mikrodalga, görünür ışık gibi radyasyon tipleri bu etkilere yol açamaz, çünkü enerjileri elektron koparmaya, iyonlaştırmaya yetmez. Bu yüzden kansere yol açmaları mümkün gözükmüyor. Fakat yeterince şiddetli olduklarında dokunun ısınmasına sebep olabilirler (bkz. soru 7).

Radyasyonun DNA’ya zarar verebileceği yollar. (Kaynak: NASA)

 

Morötesi ve X ışını gibi iyonize edici radyasyonun kanserojenliğinden şüphe yok. Yazımızın gerisinde asıl olarak radyo ve mikrodalga frekanslarında, iyonize edici olmayan radyasyonu inceleyeceğiz.

3. Radyo dalgaları, wifi, cep telefonu sinyalleri gibi, iyonize etmeyen radyasyon zamanla “birikerek” kansere yol açabilir mi?

Soruyu biraz açalım: Şu anda iletişimimiz yaygın şekilde EM radyasyona dayalı. Yüz yıldan beri telsiz, radyo, TV, uydu sinyalleri, cep telefonları, WiFi teknolojilerinde kullanılan EM dalgalar içinde yüzüyoruz. Bu frekanslarda bir tek foton iyonize edici olmayabilir, ama milyonlarca foton birden yağsa üstümüze, hep beraber “yüklenerek” bu eşiği aşamazlar mı? Daha somut olalım: Yakınımızdaki bir baz istasyonundan gelen güçlü sinyal, sırf şiddeti nedeniyle molekül bağını kıramaz mı, dolayısıyla kanserojen olamaz mı?

Bunların cevabı da hayır. Sebebi ise kuantum mekaniği.

Belli bir enerjiyle bağlı olan bir elektronu koparmak için en az o bağ enerjisi kadar enerjiye sahip bir foton göndermeliyiz. Daha az enerjili bir foton bu elektronla hiç bir etkileşmede bulunmadan geçer gider. Sinyalin güçlü olması, çok sayıda foton demektir. Fotonların enerjileri aynıdır, çünkü enerji sadece frekansa bağlıdır. Belli bir kimyasal bağı bir tek foton koparamıyorsa, aynı enerjideki bir trilyon foton da koparamaz.

Başka bir deyişle, bir tabanca kurşunuyla stratosferdeki bir uçağı vuramıyorsak, binlerce kurşun atarak da vuramayız. Aynı sebepten, frekansı değiştirmeden EM radyasyon şiddetini artırmak, DNA kırma ihtimalini artırmaz (sinyalin dokuyu ısıtarak yakacak kadar şiddetli olmadığını varsayıyoruz; bkz. soru 7)

 

4. Bunlar teorik. Akla gelmeyen bir mekanizmayla kanser yapmadığını nereden biliyoruz?

Haklı bir soru. Kanser oluşumunda, DNA kırılmasından başka mekanizmaların da rol oynaması mümkün (DNA tamiri mekanizmasının bozulması, veya epigenetik bozulmalar gibi). Ya da henüz bilmediğimiz bir metabolik neden-sonuç zinciri belki kansere sebep olabilir. O zaman en iyisi doğrudan gözlem yapmak: EM radyasyona maruz kalanları (sözgelişi cep telefonu kullananları) incelemek ve böylelerinde kanserin daha sık görülüp görülmediğine bakmak. Böyle doğrudan incelemelere “epidemiyolojik çalışma” denir.

7. Telefonlar mikrodalga yayıyorsa, beynimiz neden pişmiyor?

Telefon şebekesinin “mikrodalga” tabir edilen frekans aralığını kullanması, akla mikrodalga fırınları getiriyor. Mikrodalga fırınlar bir iki dakika içinde bir tabak soğuk yemeği buharı tütecek sıcaklığa getirebiliyorsa, cep telefonları da etimizi neden böyle pişiriyor olmasın?

Her şeyden önce, iki cihaz arasında önemli farklar var, ve bu farkların en önemlisi güç. Bir mikrodalga fırının gücü 1000 Watt civarındayken, cep telefonu sinyalinin gücü 1 Watt’dan azdır. Isıtma etkisi (yukarıda bahsettiğimiz molekül kırma etkisinden farklı olarak) sinyalin gücüne bağlıdır, bu yüzden de telefon dokuyu çok daha az ısıtacaktır.

Yüksek gücünün yanı sıra, bir fırının mikrodalga frekansı yiyeceklerin mümkün olduğunca derinine nüfuz edecek şekilde özellikle ayarlanmıştır. Cep telefonu sinyallerinin frekansı bu özel değerden uzaktadır, dokuları fazla ısıtmayacak ama iletişimi optimize edecek frekans değerleri seçilir.

“Fazla” ısıtmayacak dedik, çünkü EM radyasyon her türlü maddede az veya çok emilebilir. Bu emilen enerji SAR (Specific Absorption Rate — Özgül Emilme Oranı) denilen bir değişkenle ölçülür. SAR değeri EM radyasyonun gücüne ve frekansına, ve emen maddenin özelliklerine bağlıdır. Cep telefonlarının ve diğer EM radyasyon yayan cihazların tasarımında hükümetlerin belirlediği azami SAR değerinin üzerine çıkılamaz. ABD’de bu sınır 1.6 W/kg, AB mevzuatında ise 2 W/kg’dır.

Bu azami SAR değerlerinde bile EM radyasyon fazla bir ısınmaya yol açmıyor. Deneysel verilerle desteklenen bilgisayar modelleri, kafaya bitişik duran bir telefonun bile sıcaklığı sadece 0.1°C kadar arttırdığını gösteriyor . Bu ısınmanın da çoğu kafa derisinde; beyinde sıcaklık neredeyse hiç artmıyor. Afrika güneşinde hayatta kalmaya adapte olmuş bedenimiz için bu hafif ısınmayı bertaraf etmek çocuk oyuncağı.

 

8. Ya manyetik alanlar?

EM alanların aksine, sabit manyetik alanlar dokuların ısınmasına sebep olmazlar. Zayıf manyetik alanların sağlığa hiç bir zararı olmadığını biliyoruz. Dünyanın manyetik alanı, buzdolabımızı süsleyen kebapçı magnetleri, ve günlük hayatımızdaki diğer mıknatıslar, dokulara bir etki yapmıyor.  Yararlı etkileri olduğuna dair iddialar da var ama bunlar hurafeden öteye gitmiyor.

Militesla seviyesinde (Dünya’nın alanının yüz katı) manyetik alanların deney hayvanlarının sinirlerinde bazı etkiler yaptığı görülmüş. Bu alanlar, hücre zarlarının davranışını etkileyerek iyon taşınmasını geçici olarak bozabiliyor.

Çok güçlü (Tesla seviyesi) manyetik alanlara, MR görüntülemesi gibi durumlarda maruz kalabiliyoruz. Şiddetli manyetik alanların insanlarda, laboratuar hayvanlarında ve biyokimyasal süreçlerdeki etkisine dair araştırmalar sürüyor. Çok güçlü bir manyetik alan, insan vücudunda sinir iletimini sağlayan iyonların yollarını saptırabiliyor, bu şekilde MR görüntülemesi sırasında başını oynatan bir hasta baş dönmesi (vertigo) yaşayabiliyor. Ancak bu etki kalıcı olmuyor.

Bu konuda araştırmalar son sözü söylemiş olmasa da, çok bariz ve kuvvetli bir risk olmadığı anlaşılıyor. Günlük hayatınızda karşılaşacağınız zayıf manyetik alanların hiç zararı yok zaten. İçinizi daha da rahatlatması için ekleyelim: Manyetik alan şiddeti, kaynaktan uzaklaştıkça çok hızlı düşer; mesafenin küpüne ters orantılıdır. Yani mıknatısın on santim yakınından yüz santimlik mesafeye çekildiğinizde, alan şiddeti bin kat azalır.

9. Elektromanyetizmaya aşırı duyarlılık hastalığı nedir?

Bazı bireylerin EM alanlara karşı, alerjiye benzer bir aşırı duyarlılığa (electromagnetic hypersensitivity) sahip olduğu iddia ediliyor. Bu bireyler bilgisayarların, kablosuz modemlerin, cep telefonlarının vb. elektrikli cihazların radyo dalgalarına maruz kaldıklarında ciltlerinde hassasiyet ve kızarıklık, ışığa hassaslık, bitkinlik, yüksek tansiyon, başağrısı, eklem ağrısı, baş dönmesi yaşadıklarını söylüyorlar. Bu şikayetler genellikle İsveç ve İngiltere’de görülüyor. Tedavisi yok. Hastaların şikayetleri sadece elektrikten arınmış ve yalıtılmış bir ortamda geçiyor.

Elektromanyetik aşırı duyarlılığın gerçek bir rahatsızlık olup olmadığı birçok defa incelendi. Görüldü ki, hastalar yalan söylemiyor, EM alan yayan bir elektrikli cihazın yakınında bulunduklarında sahiden ciddi rahatsızlıklar yaşıyorlar. Bazı hastalara “sahte senaryo” uygulanıyor, yani ortam aynı kalmakla beraber EM radyasyon bulunmuyor. O durumda hastalar rahatsızlık hissetmiyor.

Bu bulgular EM radyasyonun sorumlu olduğunu düşündürse de, deneyler daha dikkatli şekilde tasarlandığında tekrarlanamıyorlar. Çiftkör deneylerde, yani ne hastalar ne de araştırmacılar gerçekten EM alana maruz kalıp kalmadıklarını bilemediklerinde sonuçlar tamamen rastgele. EM alana maruz kalanlarla kalmayanlar arasında istatistiksel bir fark olmadığı görülüyor.

Yani, semptomlar gerçek, ama sebebi EM alanlar değil. Asıl sebep nosebo etkisi: Bir şeyin bizi hasta edeceğini düşündüğümüz zaman, hastalık semptomlarının gerçekten ortaya çıkması. Bu, plasebo etkisinin, yani etkisiz bir maddenin bizi iyileştireceğini düşünmekle iyileşmemizin tam tersi.

10. Cep telefonu vb. teknoloji şirketlerinden para mı alıyorsunuz?

Hayır, ne cep telefonu üreticileri ile, ne de hizmet sağlayıcı şirketlerle bir çıkar ilişkimiz var. Bu sektöre bağlı lobilerle de işbirliği içinde değiliz.

Her insan, aşina olmadığı konularda aşırı temkinli olmaya ve aktarılan korkutucu bilgilere inanmaya yatkındır. Böyle durumlarda uzmanlık bilgisine ulaşabilmek çok önemli. Burada, EM alanların sağlığa etkilerine dair literatürden uzmanlık bilgilerini derleyip sunmaya çalıştık. Amacımız teknolojik kararların duygusal tepkilerle değil, bilimsel veriler ışığında verilmesine yardımcı olmak.

Elektromanyetik Dalgalar

Öncelikle görünebilir ışığın bile bir elektromanyetik dalga olduğunu düşünün. Bunun yanında tüm radyo dalgaları, X-Ray- gamma dalgaları, mikrodalgalar ve infrared  teknolojide kullanılan benzeri dalgalar elektromanyetik dalgalardır.  Bunu göz önüne alarak geriye çekilip bu konuya uzaktan baktığımızda, aslında elektromanyetik dalgaların hayatımızın içerisinde vazgeçilemez olduğunu anlayabiliriz.  Elektromanyetik dalgalar sayesinde görebiliyoruz, uzaktan iletişim kurabiliyoruz,  internete bağlanabiliyoruz ve kısacası yaşayabiliyoruz. 

   Elektromanyetik dalgalar hakkında  klasik fizik ve quantum fiziği arasında  hala anlaşmazlıklar mevcuttur. İnsanoğlu elektromanyetik dalganın ne olduğunu bilmesine ve bu dalgaları teknolojide kullanabilmesine rağmen onu tam olarak  tanımlamakta halen sıkıntılar yaşamaktadır. Elektromanyetik dalgayı en iyi bir şekilde açıkladığını sandığımız Maxvell’ in  denklemlerinin bile son yüz yıl içerisinde bazı hatalarının olduğu kanısı  quantum fiziği tarafından ortaya atılan bir teorem olmuştur.

   Elektromanyetik dalgayı, quantum fiziğinin karanlık derinliklerine dalmadan bir mühendis perspektifi ile açıklamak ister isek;  manyetik alanın zamanla değişmesi sonucu oluşan çevresel bir elektrik alandan bahsedebiliriz.  Şöyle ki;  birbirlerini meydana getiren üç boyutlu bu dalgaları,  birbirleri çevresinde oluşan bir çeşit  zincire benzetebiliriz. 

  Yukarıda gösterilen şema,sadece matematiksel grafik tabanlıdır. Dalganın üç boyutlu halini hayal etmek hayli zordur ancak bilim adamları bu dalgaları tasvir ederlerken birbirleri çevresinde oluşan girdaplar şeklinde tanımlarlar.  

 Elektromanyetik dalgaları daha iyi anlamak için elektrik alan ve manyetik alanı ayrı ayrı inceleyelim isterseniz. 

  • Elektrik Alan 

   Elektriksel alan dediğimiz şey, hareketsiz bir yük etrafından oluşan çekme ve itme etkisini kapsayan alandır. Bu çekim kuvveti merkezde bulunan çekirdek tarafından oluşturulur ve aslında bu çekim kuvvetinin açıklamasını, fiziğin quantum mekaniği teoremi yapabilmektedir. 

  Yük dediğimiz şey, elektronu az olan(+Yüklü) yada elektronu fazla olan(- Yüklü)  bir atom olabilir.  Bir eksi yüklü ve bir  artı yüklü atomu yan yana getirdiğimizde, elektronlar diğer cisimler gibi çok oldukları ortamlardan az oldukları ortamlara geçmek isteyeceklerdir. Çünkü elektronu az olan atomun çekim kuvveti daha fazla olacaktır.  Ve böylece eksi ve artı yüklü atomlar arasında elektriksel bir çekim gücü doğacak, elektronlar bir atomdan diğerine atlamaya çalışacaklardır.  Bu elektriksel çekime potansiyel diyoruz. İki atom arasındaki potansiyel farkı ne kadar büyük olursa çekim güçleri o kadar fazla olacaktır.  

  Elektrik alanın 3 önemli postulası mevcuttur; 

   1-)            Bu denklem şu anlama geliyor;  Ortamda bulunan iki yükten birisinin yükü,   sıfıra yaklaştıkça diğer yük üzerinde etkiyen kuvvet ortadan kalkacak ve bu yükün oluşturduğu elektriksel alan sonsuza yaklaşacaktır.  Başka bir deyişle, birbirlerinin elektrik alanları içerisinde bulunan iki yükün birbirleri üzerine etkiyen kuvvetleri, bu atomların yük miktarı ile doğru orantılıdır.  Buradan şu formülü de çıkarmak mümkündür;  

  2-)    Bu matematiksel işlemin adı diverjans dır.   Diverjans,  fiziksel olarak bir vektör alanın doğrusal olarak azalıp arttığını belirtir. Aslında bu işlem, vektörel alanın türevi olarak da tanımlanabilir.   Mesela, patlayan bir su bidonunu düşünün.  Bu bidondan doğrusal olarak etrafa saçılan su , bir vektörel alan belirtir ve  bu vektör alanın şiddeti , başlangıç noktasından itibaren gittikçe azalır.  Sonuç olarak bu vektör alan, şiddetinin artış yönünde yani saçılımın ters yönünde  doğrusal olarak bir kaynağa(bidona) yakınsar.  

v

 Elektriksel alanın ikinci postula formülünü başka türlü yorumlayacak olursak;  noktasal bir kaynaktan(Örn: atom)  yayılan ve gittikçe etkisini kaybeden doğrusal bir vektörel alanın (Örn: Elektriksel Alan) seçilen alanı dolduran hacimden geçen toplam vektör çizgileri,  o hacmi  çevreleyen  alandan çıkan toplam vektör çizgilerine eşittir. Yani bir musluktan akan suyu örnek alırsak; Elimize düşen toplam su miktarının musluktan elimize kadar olan toplam mesafe içerisindeki su miktarına eşit olduğunu söyleyebiliriz. 

   Şimdi gelin bu fiziksel olayı matematiksel olarak modelleyelim.  Diverjans teoremi der ki;  bir vektör alanın diverjansı o vektörel alanın doğrusal yöndeki değişimdir yani türevidir. O halde bir hacmi kaplayan vektör alanın diverjansının integrali de   o hacmi çevreleyen alandan geçen toplam akıyı verecektir. Yani;     ifadesini elde edebiliriz. Görüldüğü gibi aslında diverjans vektör alanın bir çeşit türevidir ki türevin integrali aldığında yani iki katlı integralden üç katlı integrale geçildiğinde denklem; seçili alandan geçen toplam elektrik alan çizgilerine eşit oluyor. Madem durum böyle ve biz başta elektrik alanın diverjansının merkezdeki yük yoğunluğu doğru orantılı olduğunu söyledik o halde Gaus yasasının her yerde karşımıza çıkan o meşhur  formülünü elde edebiliriz ;   

  Bu formül;   simetrik bir kaynağın etrafında seçtiğimiz ve elektriksel alan vektörüne dik olan çevresel bir alandan geçen toplam elektriksel alan çizgilerinin, kaynakta bulunan toplam yük ile ortamın elektriksel geçirgenliğinin oranına eşit olduğunu söyler.   Bu postula formülleri tamamen deneysel olarak elde edilmiştir. 

 3-)    Bir elektrik alan, kaynaktan çevreye doğrusal olarak yayılır. Bu yüzden, elektriksel alanın curl’ ünün sıfıra eşit olduğunu söyleyebiliriz.  Konuyu biraz daha açacak olursak; stokes teoremine göre,  bir simetrik kaynak etrafında eğer  girdap  şeklinde bir vektör alan oluşuyor ise;  bu kaynak etrafında seçtiğimiz bir alanın üzerindeki toplam vektörel akının curl ‘ü yani yatay doğrultudaki değişimi(türevi) ,  bu alanın herhangi bir kontürü üzerindeki toplam akıya eşit olacaktır.   Görüldüğü gibi bir vektörel alanın curl ü de onun kaynağa yatay doğrultudaki türevidir. 

  Mesela denizde oluşan hortumu hayal edin.  Böyle bir durumda okyanusta oluşan girdap akıntı bir vektörel alandır ve kaynağın çevresinde oluşur. Kaynağa yaklaştıça girdabın hızıda artar.   Bu durumda isterseniz kaynak etrafında bir alan seçin ve onun türevini alın isterseniz kaynak etrafında bir çember seçin,  bu iki durumda da aynı akıyı hesaplamış olacaksınız.  


 

Bu fiziksel olayı formüle döker isek;   ifadesini elde ederiz.   Buradan da   denklemini elde edebiliriz.  Bu denklemden de görüldüğü gibi kapalı bir kontur üzerinde alınan elektrik alan integrali sıfıra eşittir.  

  • Manyetik Alan

 

  Manyetik alan, elektrik alana göre daha somuttur.  Normal şartlarda hareket eden elektronların etrafında bir manyetik alan oluşur. Yani durgun bir nötr atom etrafında bile bir manyetik alan mevcuttur. Hatta bizim bedenimizin bile çevreye yaydığı bir manyetik alandan söz etmek mümkündür. Fakat biz onu şimdilik ihmal ettik ve sadece hareketli bir yük etrafında oluşan manyetik alandan bahsedeceğiz. Burada karıştırılmaması gereken yükün hiç bir zaman doğrusal olarak hareket etmemesidir. Yük, yani yüklü atom yalnızca titreşir. Doğrusal olarak daireler çizerek hareket eden elektronlardır.  Buna göre bir tel üzerinden akan d.c elektrik akımı etrafında  daha kuvvetli bir manyetik alan oluşturacaktır. Bu alan,  akım akan tel etrafında girdap şeklinde oluşur ve etraftaki herhangi bir cismi etkiler.    Bazı materyallerin atom structerlarının yapılarından dolayı elektron spinlerinin oluşturduğu convection akımları büyüktür. Bu yüzden  üzerlerinden herhangi bir gerçek  elektrik akımı geçmese bile çevrelerinde manyetik alan oluştururlar.  Mesela mıknatıslar bu materyallerin en güzel örnekleridir.   Bu materyaller ferromanyetik sınıfına girer. 

 Manyetik alanın da üç önemli postulası vardır. Bunlar;

1-)    Oluşan manyetik alan etraftaki başka elektronlar üzerinde bir kuvvet oluşturur.  Bu kuvvet manyetik kuvvettir.  Mesela üzerinden akım geçen iki tel, birbirlerinin manyetik alanlarına girdiklerinde  bu alanlardan dolayı tellerden geçen elektronlar  üzerlerine bir kuvvet etkiyecektir.  Bu kuvvet yukarıdaki formülle  matematiksel olarak modellenmiştir.  Buradaki u, elektronların drift hızlarıdır.   Bu formüllerin büyük bir kısmı yapılan deneyler sonucunda elde edilmiştir. Bu yüzden en temel postulalar bunlardır ve başka formüllerden çıkarılamaz. 

 Eğer etrafta elektrona etki eden hem elektriksel alan hem de manyetiksel alan varsa bu sefer elektron üzerine etki eden fiziksel kuvvet şu şekilde modellenecektir;  

2-)  Akım geçen bir telin etrafında oluşan manyetik alan doğrusal değildir.  kaynak etrafında doğrusal olarak değil de girdap olarak oluştuğu için manyetik flux ın diverjansı 0 dır.  Diverjans teoreme göre integral şeklinde gösterildiğinde şu sonuç elde edilir;  

3-)  Söylendiği gibi manyetik alan tel etrafında girdap şeklinde oluştuğu için, manyetik alanın curl’ü telden akan akım yoğunluğu ile ortamın manyetik geçirgenliğinin çarpımı olarak kabul edilir.  Yani, manyetik alanın kaynağa göre yatay olarak değişimi(türevi), ortamın manyetik geçirgenliği ve akım yoğunluğuyla doğru orantılıdır. Buradaki kaynak, içerisinden akım akan teldir.  Bu matematiksel modellemeyi,  stokes teoerimi olarak integrale dökersek;     formülünü elde ederiz. Buradan da;     formülünü rahatça elde edebiliriz. 

  Stokes teoreminin mantığını bir daha tekrarlayacak olursak;  kaynak etrafında çevresel olarak  seçilen bir alana etkiyen toplam vektör çizgilerinin türevi , seçili olan alan üzerindeki herhangi bir kontura etkiyen toplam  vektör çizgilerine eşit olacaktır. Çünkü bir değikenin türevinin integrali kendisine eşittir. Stokes teoremi sadece kaynak etrafında girdap şeklinde oluşan vektör alanlar için doğrudur.  

 Tüm bu anlattıklarımın özeti şeklindeki bu animasyonu sizinle paylaşmak istiyorum;  

  Şimdi gelelim fasulyenin faydalarına  Şu ana kadar anlatıklarım, işin hikaye kısmıydı.  Asıl iş bundan sonra başlıyor diyebiliriz.  Elektromanyetik dalga dediğimiz şey öyle bir şeydir ki belki siz bile bu dalgalar hakkında yeni bir hipotez ortaya atabilirsiniz.  

  Dediğimiz gibi elektromanyetik dalga, elektrik ve manyetik alanın birbirine dik olarak salındığı bir dalga çeşididir  Bu yüzden bir elektromanyetik dalga elde etmek ister isek, kaynağın zamana göre değişen bir akım  olması gerektiğini söyleyebiliriz.  Fakat elektromanyetik dalganın tek kaynağı sadece tel üzerinden akan bir akım değildir.  Uzayda bir çok elektromanyetik dalga kaynağı olabilir.  Bedenimiz bile bir elektromanyetik dalga kaynağı sayılabilir. Mesela elektronlar bir alt enerji düzeylerine geçerken etraflarına bir elektromanyetik dalga yayarlar.  Buna radyasyon diyoruz.    Bir elektronu, elektromanyetik dalga ile uyardığımız zaman ise bu elektron hızlanacak, bir üst enerji düzeyine geçecek ve hatta belki atomdan kopacaktır. Güneşten ürettiğimiz enerjinin temel mantığı budur.  Yani görünebilir ışık da  elektriksel ve manyetiksel  bir sinyaldir aslında. Sadece güneş enerjisi değil, elektrik-elektronikte kullandığımız, transformatörler,  generatörler,  motorlar bu yüzden elektromanyetik dalgalar karşısında garip davranıyorlar.

   Mesela gamma ismindeki elektromanyetik dalgayı göz önüne alalım. Bu elektomanyetik dalganın kaynağı nükleustur ve çok fazla enerjiye sahip bir elektromanyetik dalgadır.  

   Peki ağaç yaprağı neden yeşil?  Çünkü etrafa gözümüze yeşil görünen elektromanyetik dalgayı saçıyor.   Güneşten ve diğer gezegenlerden dünyamıza gelen sadece görebildiğimiz ışık değildir.  Dünyamıza, dış uzaydan görebildiklerimiz dışında göremediğimiz bir çok elektromanyetik dalga gelmektedir.  Bu dalgalar maddelerin yapı taşları olan atomların elektronları tarafından ya absorbe edilir yada yansıtılır.Elektronlar tarafında absorbe edilen elektromanyetik dalgalar sayesinde elektronun enerjisi artmaktadır.  Ve belli bir süre sonra elektron bu enerjiyi dış dünyaya başka bir elektromanyetik dalga olarak salınım yapabilir. İşte bu elektromanyetik dalga bizim gözümüzle gördüğümüz yeşil renk olabilir.

 Dedim ya konunun ucu açık   Bu yüzden fazla uzatmadan maxvell denklemlerine geçelim. 

  Maxvell’in  klasik fiziğe göre herşeyi açıklayan dört tane denklemi vardır. Fakat bu denklemler sadece klasik fiziğin kabul gördüğü denklemler olmakla birlikte doğruluğu quantumcular tarafından kesin görülmemektedir.  

1-)    gördüğünüz gibi biraz önce söylediğimiz şeylerin matematiksel formülü bu şekilde verilmiş. Formüle göre zamana bağlı değişen bir manyetik alan kendi etrafında çevresel olarak(curl) oluşan bir elektriksel alan oluşturuyor. Eğer değişen bir manyetik alan yoksa zaten manyetik alanın zamana göre türev sıfır olacağından, elektrik alanın curl ü sıfıra eşit olacaktır. 

2-)  bu formülde bizlere zamana bağlı değişen bir elektrik alanın mevcut manyetik alana ilave bir manyetik alan oluşturacağını göstermektedir.  Yani bir elektromanyetik dalgada değişen elektrik ve manyetik alanlar birbirlerini oluşturuyor. 

 Hakikaten formüllere bakıldığında, elektromayatik dalgayı son derece iyi modelleyen matematiksel denklemler olduğu anlaşılıyor. 

3-)  burada ki D, Elektrik flux dır.  Bu formül şuradan elde ediliyor. 

4-) 

 Görüldüğü gibi formüller elektrik alan ve manyetik alan teoremlerini ayrı ayrı kapsar mahiyettedir.  

 

 

Kızılötesi Nedir?

Öneki “Infra” Latince ve “aşağıda” anlamına gelir. Kelime “infrared” bu nedenle görülebilir ışık spektrumunun kırmızı ucunun altında olan elektromanyetik radyasyonun aralığına karşılık gelir. Görebildiğimiz kızılötesi spektrumu, 780 nm ‘den 1,000,000′ nm (nanometre) için dalga boyu aralığındadır. Isıtma ve yararlı etkisi sayesinde, kızılötesi radyasyon genellikle “ısı radyasyonu” olarak adlandırılır.  Cildin ısı koruma mekanizmaları en az ısı transferinden etkilenir.

Kızılötesi Işının Özellikleri Nedir? 

Kızılötesi ışın cilde temas olmaksızın ısı transfer eder. Isıtma ve yararlı etkisi sayesinde, kızılötesi radyasyon genellikle “ısı radyasyonu” olarak adlandırılır.  Cildin ısı koruma mekanizmaları en az ısı transferinden etkilenir.

Bu nedenle birçok faydası vardır;

  • Kızılötesi ışın, cildin ısı düzenlemesinde en az etkiye sahiptir.
  • Temas (hiçbir baskı ve hiçbir kaplama) olmadan çalışır.
  • Cildin ısı emme kapasitesini ayarlar ve kolayca düzenler.

Hatırlanması gereken önemli şeyler:

  • Radyasyon limitlerine  (gözler için 8-10 mW/m3 ve cilt için  80-100 mW/m3) uyulmalıdır.
  • Cildin sıcaklığı çok fazla artmamalıdır, cilt sıcaklığı maksimum 43 ° C aşmamalıdır. Aksi takdirde cildin bazı bölümleri hasar görebilir. Bu sınır, ısı uygulamanın tüm türleri için geçerlidir.

Kızılötesi Işınlarından Derin Isı

Kızılötesi ışınım vücuda ısı uygulanması en iyi yolu temassız ve cildin ısı regülasyonunu aksatmamasıdır. Kızılötesi ışınları vücuda çarptığı zaman bunlar cildin en üst tabakaları tarafından emilir ve ısıya dönüştürülür ve vücut içine daha fazla nüfuzu yok edilir. Vücut cildi soğutmak için ciltte kan dolaşımını artırır. Isı yalnızca kan yoluyla vücutta taşınabilir ve dağıtılabilir. Isı ayarlama doğru uygulandığı zaman derin ısı mümkündür.

 

Işığın temel özellikleri


Görünen ışık da bunlar gibi, ama daha farklı dalga boylarına sahip elektromanyetik ışımadır ve bu sistemi kaba hatları ile anlamak aslında ışığın bir çok özelliğini kavramamıza ve sektörel kullanılan bazı kavramları anlamamaıza yardımcı olacaktır.


Elektromanyetik radyasyon, frekansına göre değişik tiplerde sınıflandırılmıştır. Bu tipler radyo dalgaları, mikrodalgalar, kızılötesi radyasyon, görünür ışık, morötesi radyasyon, X-ışınları, gamma ışınları gibi sıralanabilir. Canlıların gözleri bu ışınlardan sadece küçük bir frekans aralığındaki ışınları algılayabilir. Buna “ışık” ya da az bilinen adıyla “görülebilir tayf” deriz. Biz bu dalga karmaşasından sadece 380nm ve 740nm dalgaboyu aralığını görebiliriz.

380nm ve 740nm dalgaboyu aralığındaki dalga boylarının tümünü kapsayan ışık kaynaklarına full spectrum ışık kaynakları denir. Burada full spectrum aslında teknik bir tanımlamadan çok doğala en yakın anlamında kullanılır. Güneşin full spectrum bir ışık kaynağı olduğu kabul edilir. Gözlerimiz, beynimiz ve bilinçaltımız insanoğlu varolduğundan beri doğal olarak bu ışık kaynağına ‘güneş ışığına’ göre evrimleşmiştir. Bir cam prizmadan geçirilen dar açılı gün ışığı Newton’un deneyinde de görülebileceği gibi renkli bir spectrum ortaya çıkarır. Burda ortaya çıkan her renk farklı bir dalga boyunu temsil eder. Güneşten gelen ışınların bütün dalga boylarını içerdiği kabul edilir; yapay ışık kaynakları ise (türüne göre değişkenlik göstererek) dalga boylarının bazılarını üretemeyebilir.
Işığın ve ışık kaynağının bir anlamda kalitesini tanımlamak ve 3. şahıslara tanımlayabilmek için için Color temperature ve Color Rendering Index (CRI) dediğimiz bazı tanımlamalar kullanılır. Color temperature ‘renk sıcaklığı’ ya da benim kullanmayı tercih ettiğim şekilde ‘ışık ısısı’ dediğimiz şey Kelvin olarak derecelendirilen ve bir yapay ışık kaynağının sıcaklığını ya da soğukluğunu tanımlamak için kullanılan birimdir. 2700 K dediğimizde görece sıcak bir ışık kaynağından bahsettiğimiz ya da 7000K dediğimizde görece soğuk bir ışık kaynağından bahesttiğimiz anlaşılabilir. Karşılaştırma metodunu kullanamayacağımız yerlerde Kelvinmetre ile ölçüm yapılabilir.

Renksel geriverim ‘Color rendering ’ bir ışık kaynağının renkleri ne kadar iyi okutabildiğini anlatan bir tanımlamadır. CRI 100 ise mükemmel renk okutması yapan bir kaynaktan söz ettiği anlaşılabilir. Fakat CRI yaklaşık bir değerdir. Bu nedenle aynı CRI ye sahip farklı dalga boyu dağılımlarına sahip ışık kaynakları farklı renk okutma kabiliyetlerine sahip olanbilirler. Bu tarz bir durumda karşılaştırma yapmak veya ışık kaynaklarının spektral güç dağılım tablolarını inceleyerek ihtiyacımız olan ışık kaynağını bulmak gerekebilir.

Işık bir noktadan, çizgiden ya da alandan yayılabilir. Kategorilere ayırmak aslında pek de doğru değildir fakat önemli olan nokta ışık kaynağının noktasal mı çizgisel mi olduğunun tanımının algılayıcının ışık kaynağına ve mesafesine göre değişecek olmasıdır.

Işık saniyede yaklaşık 300.000.000 m hızla doğrusal olarak yol alır. Doğrusal yayılımı nedeni ile lensler ve reflektörler vasıtası ile istenen şekilde yönlendirilebilir. Farklı şekilde yüzeyler sayesinde optik olarak kontrol edilebilir. Farklı yüzeyler-objeler ışığa farklı reaksyonlar gösterebilir; ışığı yansıtabilir, ışığı absorbe edebilir, ışığı dağıtabilir. Mekan tasarımı yaparken kullanım amacına göre yüzeylerin yansıtma özellikerini tanımlamış olmak bu nedenle önemlidir. Renkler ve dokular mekanda hissedilen ışık seviyesini yada ışık algısını ciddi şekilde farklılaştırabilir.

Işık şiddeti ‘luminous intensity (candlepower)’ dediğimiz kavram aslında ışığın kaynaktan çıktığında belli bir yöne doğru uyguladığı gücü temsil eder. Bunu aydınlatma ile ilgili bir çok kaynakta polar diyagram olarak görebiliriz. Aslında bu bir armatürün ya da ışık kaynağının hangi yönlere ne kadar ışık şiddeti uyguladığını anlamamıza yardımcı olan grafiklerdir.

Birim zamanda bir kaynaktan çıkan ışık mikatarına “Lumen” denir. Kısaca ‘ışık akısı’ nın birimidir.

Lumen bir enerjinin akış oranından bahseder. Bu beygir, watt gibi bir güç birimidir. Işığın gücü mesafeyle ters orantılı şekilde azalır. Kısaca, ışık kaynağı ile aydınlanan yüzeyin mesafesinin arttırılması yüzeye düşen ışık gücünün azalmasına yol açacaktır. Birim zamanda bir yüzeye düşen ışık yoğunluğuna ‘Foodcandle’ yada ‘Lux’ denir.

Foodcandle İngilizlerden kalma bir tanımdır.. Lumen / Squarefoot olunca Foodcandle, Lumen / Squaremeter olunca Lux deriz. Lux ve Foodcandle ‘ILLUMINANCE’ birimidir. Foodcandle birimini görünce korkmayın, verilen değeri yaklaşık 10 ile (10.76) ile çarpınca Lux karşılığını bulmuş olursunuz. Luxmetre kullanarak herhangi bir yüzeye düşen ışık miktarını ölçebilirsiniz.

Kısaca özetlersek;

Bir ışık kaynağı Lümen olarak ölçülen bir miktarda ışık yaydığını ve ışığın bir yüzeye Lüx yada Foodcandle olarak ölçülebilen yoğunlukta düştüğünü söyleyebiliriz.

Birim alan başına yüzeyden yayılan ışık miktarıdır Brightness (Parlaklık) denir. Brigtness bir ölçü birimi değildir fakat kamaşma ve görsel konfor gibi konuları daha iyi anlamamızı sağlıyan bir kavramdır. Bright(Parlak) dediğimiz şey bir ışık kaynağı yada yansıtıcı bir yüzey olabilir. En yakın bilimsel kavram ‘LUMINANCE’ dır. Luminance , Footlambert : yani candela/metrekare olarak ölçülür.

Dolayısı ile bir objenin parlaklığı , o objeye ne yönden baktığınıza bağlıdır. Luminance ın yüzeyin büyüklüğü ile bir ilişkisi yoktur. Işık kaynağı gök yüzü, fluoresanın tüp yüzeyi ya da bir akkor flamanlı lamba olabilir... Parlaksa parlaktır!
Işık kaynağının verimliliğini tanımlamak için “Luminous Efficacy” denilen bir tanım kullanılır, bu basitçe lumen/watt olarak hesap edilebilir. Yani bir ışık kaynağının kullandığı elektriğin ne kadarının görünebilir ışığa çevirdiğini bulmak için kullanılır.

Bütün bu terimler ve tanımlamalar aslında ışığı ölçülebilir kılmak için üretilmiştir. Işığın parçalarının toplamı bütünü anlatmak için yeterli olmasa da yeni keşifler yapabilmek için önemli bir altyapı oldukları kesin.
 

 

Radyasyon Nedir?

Radyasyon bir kaynaktan elektromanyetik dalgalar veya parçacıklar biçimindeki enerji salınımı veya aktarımıdır. Burada sözü edilen elektromanyetik dalgalar foton olarak adlandırılan ışık hızında hareket eden enerji paketçikleridir. Parçacıklar ise atomun temel yapısını oluşturan temel parçacıklardır. Bu tanımlamadan da anlaşılacağı gibi radyasyon temel olarak elektromanyetik dalga ve parçacık tipi olarak ikiye ayrılmaktadır.

Elektromanyetik dalga tipi radyasyon; belli bir enerjiye sahip ancak kütlesiz radyasyon çeşididir. Bunlar, titreşim yaparak ilerleyen elektrik ve manyetik enerji dalgaları gibidir. Elektromanyetik dalgalar, dalga boyları ve buna bağlı olan frekans (bir saniyede tekrarlanan dalga sayısı) ve enerjilerine göre sınıflandırılırlar. Bu sınıflandırmaya elektromanyetik spektrum denir. Bu spektrumun bir ucunda dalga boyları en büyük, frekansları ve enerjileri en küçük radyo dalgaları, diğer ucunda ise dalga boyları çok küçük, frekans ve enerjileri büyük olan X ve gama ışınları bulunur. Bütün elektromanyetik dalga tipi radyasyonlar ışık hızıyla (3x108 m/saniye) hareket ederler. Parçacık tipi radyasyonlar ise belli bir kütle ve enerjiye sahip çok hızlı hareket eden minik parçacıkları ifade eder. Bunlar hızla giden mermilere benzerler, ancak gözle görülemeyecek kadar küçüktürler.

Canlı veya cansız tüm varlıklar atomlardan oluşurlar. Bir elementin tüm kimyasal özelliklerine sahip en küçük parçası olan atom; proton, nötron ve elektronlardan oluşur. Herhangi bir nedenden dolayı atomdan bir elektron kopartılması veya atoma bir elektron bağlanması sonucunda atomun yük dengesi bozulur. Bu olaya iyonizasyon, iyonizasyon sonucu oluşan atoma iyon denir. Bu tanım çerçevesinde radyasyonları da yine iki gruba ayırmamız mümkündür. Bunlar, “iyonlaştırıcı” ve “iyonlaştırıcı olmayan” radyasyonlardır. İyonlaştırıcı olmayan radyasyonlar iyonlaştırıcı radyasyonlara göre daha düşük enerjilidir ve iyon oluşturmak için yeterli enerjiye sahip değildir. Elektromanyetik dalga spektrumundaki radyo dalgaları, mikrodalgalar, kızılötesi, görünür ışık ve ultraviyole iyonlaştırıcı olmayan elektromanyetik radyasyon türleridir (Şekil 1). Global pozisyonlama sistemleri, hücresel telefonlar, televizyon istasyonları, FM ve AM radyo, kablosuz telefonlar ve garaj kapısı açıcılarında iyonlaştırıcı olmayan radyasyon kullanılmaktadır.


Şekil 1. Elektromanyetik spektrum



İyonlaştırıcı radyasyon ise atomun dış yörüngelerinden elektron koparabilen, böylece çarptığı maddenin atomlarında yüklü parçacıklar yani iyonlar oluşturabilen, dolayısıyla atomu iyonize edebilen radyasyon türüdür. İyonizan radyasyon elektromanyetik ve parçacık tipi radyasyonlardan oluşur. Elektromanyetik dalga spektrumdaki X ve gama ışınları iyonizan elektromanyetik dalga tipi radyasyonlardır (Şekil 1). Alfa ve beta parçacıkları, nötronlar, protonlar ve elektronlar ise parçacık tipi iyonizan radyasyonlara örnek olarak verilebilir (Şekil 2).





Şekil 2. İyonizan radyasyon alt tipleri

İyonizan radyasyonu tedavide kullanan (radyoterapi, ışın-şua tedavisi) bir bilim dalı olan Radyasyon Onkolojisi’nde ise çoğunlukla fotonlar (X ve gama ışınları) ve elektronlar, kullanımı gittikçe yaygınlaşan protonlar ve daha az oranda da nötronlar ve ağır iyonlar kullanılmaktadır.


Radyasyon, doğal ve yapay olarak iki farklı şekilde meydana gelebilir. Doğada mevcut bulunan kararsız elementler kararlı yapıya geçmeye çalışırken, hiçbir dış etki olmadan, sahip oldukları fazla enerjilerini çekirdeklerinden dışarı salarlar. Böyle elementlere doğal radyoaktif elementler, bunların enerji salma olayına da doğal radyoaktivite denir. Doğada kararlı olarak bulunan izotoplar da yapay yollarla kararsız (radyoaktif) hale getirilebilirler. Radyoaktif hale gelen çekirdek parçalanmaya uğrar. Bu olay yapay radyoaktivite olarak adlandırılır. Günümüzde tedavide kullanılan ve gama radyasyon yayan Co60 radyoaktif izotopu buna örnek olarak verilebilir. Co60, doğada bulunan ve radyoaktif olmayan Co59’un nükleer reaktörlerde yapay olarak radyoaktif hale getirilmesi ile oluşur. Yine tanı ve tedavide kullanılan elektromanyetik bir iyonizan radyasyon türü olan X ışınları da X ışını tüpleri ve çeşitli hızlandırıcı cihazlar kullanılarak farklı şiddet ve enerjilerde elde edilebilmektedir.


Doz, herhangi bir maddenin belli bir zaman içerisinde kullanılan veya tüketilen miktarı demektir. Radyasyon dozu ise hedef kütle tarafından, belli bir sürede, soğurulan veya alınan radyasyon miktarıdır. Bütün zararlı maddeler, genellikle, vücutta birtakım biyolojik hasarlara neden olurlar. Bu hasarların büyüklüğü ise o maddenin cinsinin yanı sıra, vücuda alınış şekli, süresi ve miktarına bağlı olarak değişir. Gerekli önlemler alınmadığı takdirde, belli bir sürede belli bir miktarın (kabul edilebilir sınırların) üzerinde radyasyon enerjisi soğuran yani radyasyon dozu alan canlılarda da bazı zararlı etkilerin meydana gelmesi kaçınılmazdır.


Radyasyon kaynağı olarak doğal ve yapay radyasyon kaynaklarından söz edebiliriz. Doğal radyasyon, dünyanın oluşumundan beri var olan (hatta giderek azalan) doğal radyoaktif maddelerden ve uzaydan gelen kozmik ışınlardan oluşur. İnsan yapımı radyoaktif kaynaklar ve X-ışını üreten cihazlar yapay radyasyon kaynaklarına örnek olarak verilebilir.

Doğal radyasyonun bir kısmını uzaydan gelen kozmik ışınlar oluşturur. Bu ışınların büyük bir kısmı dünya atmosferinden geçmeye çalışırken tutulurlar. Sadece küçük bir miktarı yerküreye ulaşır. Fosil yakıtlar doğal ve uzun ömürlü radyoaktif elementler içerirler. Bu tür elementler yakıt içinde iken bir radyasyon tehlikesi yaratmazlar. Ancak fosil yakıtlar yakıldıklarında bu elementler atmosfere yayılır ve daha sonra toprağa dönerek doğal radyasyon düzeyinde az da olsa bir artışa neden olur. Vücudumuzda bulunan radyoaktif elementlerden (özellikle Potasyum-40, Karbon-14) dolayı da belli bir radyasyon dozuna maruz kalırız. Yiyecek, içecek ve soluduğumuz havada da doğal radyoaktif maddeler bulunmaktadır. Doğal radyasyon düzeyini arttıran en önemli sebeplerden biri, yer kabuğunda yaygın bir şekilde bulunan radyoaktif radyum elementinin (Ra226) bozunması sırasında salınan “radon gazı”dır. Radon gazı hariç doğal radyasyonun sağlık üzerinde zararlı bir etkisi görülmez.

Yapay radyasyon kaynakları da tıpkı doğal radyasyon kaynakları gibi belli miktarlarda radyasyon dozuna maruz kalınmasına neden olurlar. Tıbbi, zirai ve endüstriyel amaçla kullanılan X ışınları ve yapay radyoaktif maddeler, nükleer bomba denemeleri sonucu meydana gelen nükleer serpintiler, çok az da olsa nükleer güç üretiminden salınan radyoaktif maddeler ile bazı tüketici ürünlerinde kullanılan radyoaktif maddeler bilinen başlıca yapay radyasyon kaynaklarıdır. Tüm yapay radyasyon kaynakları dikkate alındığında insanları etkileyen toplam radyasyonun %97’si tıbbi uygulamalardan kaynaklanır.

İyonlaştırıcı radyasyon renksiz, kokusuz olup insan duyu organları tarafından algılaması mümkün değildir. Radyasyonun şiddeti, enerjisi ve türü ancak özel tasarlanarak üretilmiş detektörlerle algılanıp ölçülebilir.

 

GİRİŞ

Teknolojinin gelişmesi ve nüfusun yoğunlaşmasıyla beraber ihtiyaçların çoğalması üretimin arttırılmasını kaçınılmaz hale getirmiştir. Üretimin artması bütün sektörlerin çok hızlı bir şekilde gelişmesine, üretim kapasitesinin genişlemesine ve teknolojinin çalışma hayatının bütün kademelerine girmesine neden olmuştur.

Elektrik enerjisi üretilirken, taşınırken ve kullanılırken sağladığı kolaylıklardan ötürü teknolojinin gelişmesiyle beraber çalışma hayatının en değerli vazgeçilmezi konumuna gelmiştir. Elektriğin modern yaşamın önemli bir parçası olmuşken akla gelen sorulardan birisi elektrik enerjisinin zararı olup olmadığıdır. Elektriğin akla gelen ilk zararları görülebilir olanlardır; direk veya dolaylı temastan dolayı elektrik çarpması, aşırı yüklenme veyahut aşırı ısınmadan kaynaklanan yangın ve patlama, kaçak akımlardan dolayı yaralanma veya ölümler şeklinde sıralanabilir. Elektriğin görülebilir zararlarının yanında elektromanyetik alandan kaynaklanan görülemeyen zararları da mevcuttur. Yüksek frekanslarda kısa vadede bazı zararları deneysel olarak ispat edilmesine rağmen hala düşük frekanslarda uzun vadeli zararları hakkında çalışmalar devam etmektedir. Özellikle elektriğin çalışma hayatının vazgeçilmez bir parçası olduğu düşünülürse çalışanların sürekli olarak elektromanyetik alan maruziyetinden kaynaklanan riskler ile iç içe olduğu görülebilecektir. Aydınlatma amacıyla kullanılan floresan lambadan bilgisayarlara, wireless sistemlerden cep telefonlarına ve baz istasyonlarına, iş ekipmanlarından güçlü tomografi cihazlarına kadar bir çok araç ve gereç tarafından çevrilen çalışanlar farkında olmasalar bile elektromanyetik alan maruziyetinde kalmaktadırlar.

Elektromanyetik alanlara karşı alınabilecek önlemleri daha iyi kavrayabilmek için sırasıyla bu alanlarla ilgili tanımlara, elektromanyetik alanın canlılar üzerindeki etkilerine ve devam eden kısmında çalışanları elektromanyetik alanın zararlı etkilerinden koruyabilmek için alınması gerekli tedbirlere değineceğiz.

GENEL KAVRAMLAR

Elektrik ve Manyetik Alanlar

Sürekli olarak doğal ya da yapay kaynaklı elektrik ve manyetik alanların etkisinde bulunmaktayız. Gökyüzünde oluşan şimşek ve yıldırımlar doğal elektrik alanları sayesinde olmakta, çalışma ortamlarının aydınlatılması için kullanılan florasan lambaları yapay elektrik alanları sayesinde çalışmaktadır. Dünyanın doğal manyetik alanı pusulanın Kuzey istikametini göstermesini sağlamakta, ses sitemlerinde kullanılan yapay manyetik alan hoparlör çanağını titreştirerek ses oluşmasını sağlamaktadır. Elektrik akımı, elektrik alan ve manyetik alan birbirleri ile iç içe olan kavramlardır. EM alanlar elektrik alan ve manyetik alanın bir arada bulunduğu durumu ifade etmektedir.

Elektrik yüklerinin oluşturduğu itme ve çekme kuvvetine elektrik alanı denilmektedir. Elektrik yükünün varlığı elektrik alanın oluşması için yeterlidir. Bundan dolayı çalışmayan fakat şebekeye bağlı bir şekilde elektrik akımı çekmeden duran elektrikli ekipmanlar elektrik alanı üretebilmektedir. Elektrik alan vektörel bir büyüklük olup, “E” harfi ile gösterilmekte ve birim olarak metre başına Volt olarak (V/m) ölçülmektedir. Elektrik alan kaynağından uzaklaştıkça hızla azalmakta ve basit yalıtkan cisimlerle engellenebilmektedir.

İletken bir cismin üzerinden akım geçirilmesi o iletkende mevcut olan elektrik yüklerinin yer değiştirmese sebep olur, bu durumda iletkenin çevresinde manyetik alan ortaya çıkar. Eğer üzerinden akım geçirilen iletkenin yakınında başka bir iletken (insan, hayvan veya cansız iletkenler) varsa meydana gelen manyetik alandaki değişiklik bu ikinci iletkenin üzerinde akım indüklenmesine sebep olur. Manyetik alanın oluşması için elektrik alanın tersine elektrik yükünün varlığı yeterli değildir, elektrik yüklerinin bir iletkenin üzerinde yer değiştirmesi gerekmektedir.



Bundan dolayı çalışmayan fakat şebekeye bağlı bir şekilde elektrik akımı çekmeden duran elektrikli ekipmanlar manyetik alan üretmezler. Özetlemek gerekirse çalışma mahallinde prize takılı bir şekilde bulunan elektrikli ekipman (pres, matkap, bilgisayar, elektrik kablosu v.b.) çalıştırılmadığı sürece sadece elektrik alan, çalıştırılmaya başladığında hem elektrik alan hem de manyetik alan üretir.

Çevremizde doğal kaynaklı manyetik alanlar yapay kaynaklı manyetik alanlara oranla daha güçlüdür. Örnek vermek gerekirse yapay kaynaklı manyetik alan üreten televizyon 1-5mG civarında manyetik akı üretirken Dünyamız doğal kaynaklı manyetik alan olarak 500mG civarında manyetik akı üretmektedir. Doğal kaynaklı manyetik alanlar DC manyetik alan ürettiğinden dolayı canlı vücudunda akım indüklenmesine sebep olmaz. Bu sebepten ötürü doğal kaynaklı manyetik alanların zararsız oldukları düşünülür.



Yukarıdaki şekillerde görüldüğü gibi akımın yönüne bağlı olarak manyetik alanın yönü değişmektedir. Manyetik alan “H” harfi ile gösterilir ve metre başına düşen amper (A/m) olarak ölçülür. Manyetik alanda, manyetik akı yoğunluğu “B” ile ifade edilir ve birim olarak Tesla (T) veya Gauss (G) kullanılır. 1 Tesla Gauss’sa eşittir ve genellikle Manyetik akı yoğunluğu birimi olarak mikrotesla ( µT) kullanılır. Manyetik alan ve manyetik akı yoğunluğu arasında ortamın manyetik geçirgenliği ile ilişkili B=μH bağıntısı vardır. Boş uzayda, havada ve canlı dokularda μ=4π×10-7 (Henry/m) olarak alınır. Birimden anlaşılacağı gibi iletkenden geçen akımın yükselmesi manyetik alanı arttırır. Elektrik alanda olduğu gibi kaynaktan uzaklaştıkça manyetik alan azalır. Yalnız manyetik alan elektrik alanda olduğu gibi basit yalıtkan cisimlerle engellenemez. Bundan dolayı manyetik alandan korunma elektrik alana oranla çok daha zordur. Yapılan araştırmaların büyük çoğunluğunun manyetik alan üzerinde yoğunlaşması bu sebepten ötürüdür.

Elektromanyetik Alanlar

Kaynakta bulunan yüklerin zaman içinde değişmesi (ekipmanın şebekeye bağlanıp çalıştırılması vb. durumlar) bu yükler tarafında üretilen elektrik ve manyetik alanları dalga halinde bir enerji yaymasına sebep olacaktır. Kaynağın boyutları yüklerin hareketinin dalga boyu ile aynı mertebede olduğunda yayılan dalga enerji büyüklüğü artacaktır. Bu şekilde elektriksel enerji yayılımına EM dalga yayılması denir. EM dalga havada elektrik alan ve manyetik alan bileşenleri sıfır olacak şekilde dalga halinde yayılır. Yayılma doğrultusuna elektrik ve manyetik alan bileşenleri birbirine diktir. Elektrik alan ve manyetik alnın oranı sabittir ve dalga empedansı olarak bilinir. Serbest uzay için E/H (Elektrik alan/Manyetik alan) =377 W’dur. E ve H, r uzaklığı ile ters orantılı (1/r) olarak değişir[3].Burada, elektrik dalgası ve manyetik dalga ışık hızında birlikte yer değiştirirler. Elektromanyetik alanların belirgin özelliği frekansları ve dalga uzunluklarıdır.

Elektromanyetik Alanlarda Frekans ve Dalga Boyu Kavramı

Aşağıdaki şekil 3’te gördüğümüz gibi kırmızı ile gösterilen elektrik alanın zaman içinde sürekli değişmesi mavi renkle gösterilen manyetik alanın oluşmasına sebep olmaktadır.



İki dalga tepesi arasında kalan uzaklık dalga boyu olarak adlandırılır ve “λ” işaretiyle gösterilir. Saniyedeki titreşim sayısı ise frekans olarak isimlendirilir ve “f” harfi ile ifade edilir. Bir dalga için, dalga boyu ve frekans arasındaki bağıntı: V(dalganın hızı) = λ.f şeklinde gösterilir. Formülde görüldüğü gibi frekans ve dalga boyu arasında ters orantı mevcuttur; EM dalganın frekansının artması dalga boyunu azaltırken, azalması arttırmaktadır. Burada EM alan ışık hızı ile hareket ettiğinden dolayı “V” ışık hızı anlamına gelen “c” ye eşit olur. EM dalganın yaydığı enerji (foton enerjisi) ise frekans ile Planck sabitinin “ⱨ” çarpılmasına eşittir “E= h.f”. Bağıntıyı düzenlediğimizde “ ” bağıntısını elde ederiz. EM alanın dalgalar halinde yayılan enerjisi frekansla doğru orantılı, dalga boyu ile ters orantılı değişmektedir.

Elektromanyetik Spektrum

EM spektrum EM dalgaların dalga boyları temel alınarak doğru akım kaynaklarında Gama ışıklarına kadar kategori edilerek sıralanmasıdır. EM dalgalar kendi içlerinde sınıflara ayrılmaktadır. Sınıflar arasında kesin bir ayrım yoktur, belirli bir kategoride yer alan bir ışınım, bir başka kategorinin dalga boyu aralığında bulunabilir. Spektrum elektromanyetik alanların atomun yapısına zarar verebilme özelliğine göre iki ana gruptan oluşur; iyonlaştırıcı olanlar ve iyonlaştırıcı olmayanlar. EM alanların çok büyük bir kısmı gözle görülemez.


İyonlaştırıcı (Ionizing) EM Alanlar (Radyasyon)

İyonlaştırıcı EM alanlar etki ettikleri atomun protonunun (pozitif Yük) ve elektronunun (Negatif Yük) bir arada durmasını sağlayan yüksüz haldeki nötronunu etkileyerek atomun yapısını bozabilecek güce sahip yüksek frekanslı alanlardır. İyonlaştırıcı EM alanların frekansı 1024 Hz’den yüksektir ve en az 12eV’den başlayan enerji değerlerine sahiptir. İyonlaştırıcı EM alanlar kısa sürelerde ve uygun dozlarda kullanıldığında X ışınlarının Rontgen işleminde kullanıldığı gibi önemli ve yararlı amaçlara hizmet edebildiği gibi yüksek dozlarda maruziyet durumunda canlı organizmada hücrelerin hasara uğrası ve genetik materyalin bozulması gibi durumlara sebep olabilmektedir. Çalışma hayatında iyonlaştırıcı EM alanlar dar bir alanda kullanılmaktadır. Genellikle sağlık sektöründe tedavi ve görüntüleme amacıyla iyonlaştırıcı EM alanlara başvurulmaktadır.

İyonlaştırıcı Özellikte Olmayan (Nonionizing) EM Alanlar

İyonlaştırıcı özellikte olmayan EM alanlar basit bir anlatımla atomik bağları kırmak için yeterli enerjiye sahip olmayan dalgaları ifade etmektedir. Spektrumda yer olarak 1 Hz’den başlayıp yaklaşık olarak 1000 Hz’e kadar uzanan ve kızılötesi, Radyo frekansları, mikrodalgaları ve düşük düzeyde frekansların yer aldığı kategorileri içeren bölümdür. Bu bölümde bulunan alanlar atomun yapını parçalayacak güce sahip değillerdir ama maruziyet kaynağına yakınlık, kaynağın gücü, maruz kalınan süresi vb. faktörlere bağlı olarak EM alanda kalan canlıda belirli bir akımın indüklenmesine sebep olup ısıl etkiler ortaya çıkarabilmektedir. EM alanlara kısa sürelerle ve yüksek dozlarda maruz kalındığında bazı olumsuz etkileri olduğu ispatlanmıştır yalnız düşük dozlarda ve uzun süreli maruziyetlerde herhangi bir etkisi olduğuna dair yapılan çalışmalar sonucunda çok net bir sonuç elde edilmemiştir. Canlıların EM dalgalara düşük dozlarda olsa bile uzun sürelerde maruz kalındığında, kanser veya Alzheimer gibi ciddi hastalıklara yakalanma ihtimallerinin arttığına dair ciddi kuşkular bulunmaktadır.

Elektromanyetik Radyasyon ile Elektromanyetik Alan Arasındaki Fark

Genelde, EM kaynaklar, radyant enerji (radyasyon) ile radyant olmayan alanları birlikte oluşturur. Radyasyon kaynaktan uzağa gidebilir ve kaynak kapatılsa bile varlığını korur. Buna karşın bazı elektrik ve manyetik alanlar EM kaynağın yakınında oluşur ve kaynak kapatıldığında bu alanlarda sona erer. Aslında EM etki alanları 50-60 Hz frekansındaki dalga boyundan daha kısa mesafedeki bölgelerde oluşur. Bu önemli bir noktadır. Çünkü bazı durumlarda (alan yakınında), elektrik ve manyetik alanlar birbirinden bağımsız hareket eder. Bu yönüyle EM alan, elektrik ve manyetik alanları birlikte hareket eden EM radyasyondan ayrılır.

Elektromanyetik Güç Soğrulması

Elektromanyetik alanlar maruziyet mahallinin içinde bulunan canlı veya cansız varlıklarda akım indüklenmesine sebep olur. Ortaya çıkan enerji alanın gücüne, geçiş mekanizmasının ve alanın frekansına bağlı olarak maruziyet sınırının içerisinde bulunanlar tarafından emilir.

 

Aşağıdaki şekil bir elektromagnetik dalga içinde bulunan elektriksel alan ve magnetik alan ile birlikte dalganın ilerleme yönünü (direction) göstermektedir.

  

Buna göre elektriksel alan (kırmızı bölge) dik olarak yayılırken magnetik alan (mavi bölge) paralel yayılır ve dalganın ilerleme yönü ise bu iki alanın vektörel toplamı olan (siyah çizgi) yön ise elektromagnetik alanın yönünü verir.

 

Newton (1642-1727) güneş ışığını bir prizmadan geçirerek kırmızı, orange, sarı, yeşil, mavi, indigo ve mor renkleri elde etmiştir. Bu bizim yani insan gözünün spektrum içindeki görülebilir ışık seviyesindeki renkleridir, bunların dışında spektrum içinde hiçbir sinyali görmemiz mümkün değildir. 

Bu spektrum üzerinden de anlaşılacağı üzere görülebilir dalga boyu 400-700 nanometre arasındadır ve bu bütün renkler bu dalga boyu içindedir.

 

Frekans spektrumuna tekrar dönersek İnfrared, Laser, Mikrodalga, Radyofrekans, Ultrasound, Elektrik ve Manyetik Alanlar iyonlaştırıcı olmayan radyasyon özellikli dalgalardır. İyonlaştırıcı olmayan radyasyonun insan sağlığı için zararlı olabileceğine yönelik bir bulguya rastlanmamıştır.

Zararlı olan ışıma, elektromagnetik dalgaların iyonlaştırıcı özelliği olarak, atomlardan ve moleküllerden bir elektron koparılma olayıdır. Enerji yüklü fotonlardan oluşan elektromanyetik dalgalar, çarptıkları cisimlerden elektron kopararak iyonlaşmalarına yol açarlar.

Şekil 2. İyonlaştırıcı Radyasyon. Bir proton atmosferdeki bir molekül ile çarpışarak bozunuyor. Bu bozunmadan ortaya çıkan atom altı parçacıklar (parçacık fiziği) Leptonlar (e(-), e(+), μ (-), μ (+)) bozon (У) ve mezon (П+)

Bu nedenle spektrumdan da görüleceği üzere yüksek akımlı X-ışınları ve Gama ışınları iyonlaştırıcı radyasyon özelliğine sahip olduğu için insan sağlığı için zararlıdır.

Atomların iyonlaşma enerjileri, eV (elektron Volt) birimi ile ölçülür. Kimyasal deneyler Sezyum atomlarından bir elektron koparılması için en az enerji buna karşın Helyum atomlarından bir elektron koparılması için en yüksek enerjiye gereksinim olunduğunu ortaya koymuştur.

Tablo: En düşük iyonlaşma değerli Sezyum ve en yüksek iyonlaşma değerli Helyum

İyonlaştırıcı radyasyon; helyum çekirdeklerinden oluşan alfa, elektron veya pozitronlardan oluşan beta ve elektromanyetik radyasyon olmak üzere üç sınıfa ayrılır.

Kuantum teorisini başlatan Alman bilim adamı Planck' ın (d.1858- ö.1947) adına izafeten adlandırılan Planck sabiti h ve ışık hızı c cinsinden; E = hν= hc / λ’ ya eşittir.

Bu formül, kısaca ışıma yapan her cismin yaydığı enerjinin miktarının Planck Sabiti olan 6.6260693 X 10 (exp ( -34)) Joule. Saniye ile ışık hızının (300.000 saniye/km) çarpımı kadar olduğunu söyler.

Dolayısıyla,

E > 24,6 eV ( λ < 50,4 nm ) olan fotonlar ‘iyonlaştırıcı’,

E < 3,89 eV ( λ> 318,8 nm ) olanlarda ‘iyonlaştırıcı olmayan’

Radyasyon sınıfına girer.

3,89–24,6 eV aralığında enerjiye sahip olan elektromanyetik radyasyon ise, hedef malzemenin türüne bağlı olarak, iyonlaştırıcı olabilir ya da olmayabilir.

Görünür ışık, 1,77–3,10 eV aralığında enerji taşıyan (λ=700,6–400 nm) fotonlardan oluştuğu için, iyonlaştırıcı değildir.

Öyleyse bir ışımanın iyonlaştırıcı olma özelliği onun (eV ) cinsinden enerji değeri ile belirlenir ki bu ışımanın radyasyon sonucunda oluşturduğu Şekil 2 deki partiküller ile ilgili bir olaydır.

Röntgen ışıması gibi yüksek frekanslarda, elektromanyetik partiküller, kimyasal zincirleri bozmaya (ionizing) yetebilecek enerjiye sahiptir. Bu yüzden röntgen ışınları (X-Işınları), genetik hücre yapısını bozarak kanser ve sakat doğum gibi etkiler yarattıkları yolunda bulgular vardır.

Buna karşın radyo frekansı gibi çok daha alçak sayılabilecek frekanslarda ise partikül enerjileri, hücrenin kimyasal zincir yapısını bozabilecek kuvvette değildir. Bu yüzden radyo dalgaları "non-ionizing"olarak tanımlanır.

İyon ışıması yapmayan radyasyon, hücre yapısındaki kimyasal zincirleri bozamadığından (Bakınız Şekil 2 ) baz İstasyonlarından yayılan radyasyonun biyolojik etkileri ile X-ışıması yapan röntgen makineleri gibi cihazların yaydığı radyasyon veya nükleer radyasyon arasında hiçbir benzerlik bulunmaz.

IŞIK ve RENKLER
Kâinattaki bütün mevcudat, farklı dalga boylarında ve frekanslarda titreşimlerle yaratıldığından, bir dalgalar kâinatında yaşıyoruz denebilir. Işık maddenin yüzeyine çarptığı zaman, emilir; geriye kalan ışık gözlerimize yansır ve madde bizim için görünür olur. Renk ve ton, varlığın kimliğinden bir parçadır. Gördüğümüz ışık tek bir dalga boyunda olsaydı, varlıkları da yekpare olarak, sadece tek renkte algılayacak ve renksiz bir dünyada, bitkiler ve hayvanlardaki güzellikler olarak tecelli eden Esmâ-i Hüsna'yı bilemeyecektik.

Hâlbuki aşağıdaki elektromanyetik dalga frekanslarını gösteren tabloya baktığımızda aslında dünyayı 400-700 nm'lik çok küçük bir aralıktan görebildiğimizi anlıyoruz . Görünen ışık, aslında, spektrumun sadece binde birini teşkil etmektedir. Gözlerimiz sadece bu dar aralıktaki spektrumu algılayacak şekilde yaratıldığından, çok sınırlı bir dünyayı temâşa edebilmekteyiz. Meselâ, kuşların koni hücrelerindeki dört pigment, onların renk görme aralığını ultraviyole ışınlarına kadar genişletmiştir (tetrakromasi). Balıklar, sürüngenler, eklembacaklılar ve böceklerin de farklı dalga boylarını algıladıklarına inanılmaktadır. İnsan ise, trikromasi olarak adlandırılan kırmızı, mavi ve yeşil ışığa hassas koni hücrelerine sahiptir.

Çivit mavisi/indigo: 450nm-420nm dalgaboyunda ve 620-600 trilyon Hz'lik frekanstaki bu renk mavi ve moru birlikte ihtiva eder. Beynin sağ tarafı, önsezi ve rüyalarımızın hatırlanması ile irtibatlıdır.

Mor: 450 nm-400 nm dalgaboyunda ve 670-750 trilyon Hz frekansında, görünen ışığın morötesine doğru son sınırındaki renktir. Parapsikolojik bir renktir ve aynı zamanda beynin sağ tarafı ile irtibatlandırılır. İlham ve hayal kurmayla, sanatın ve müziğin tesirleriyle, esrara, güzelliğe, mâneviyata ve merhamete olan hassaslığımızla bağlantılıdır.

Işık bir elektromanyetik dalgadır. Boş uzayda ışığın hızı sabit c = 2.997 924 58 * 108 m/s değerindedir ve bu evrendeki maksimum hızdır. Radyo dalgaları, mikrodalgalar, ultraviyole dalgaları ve bizim gördüğümüz ışık hep birer elektromanyetik dalgadır. Bunların hızları boş uzayda sabit ama bu dalgaların boyları ve dolayısı ile frekansları farklıdır. Frekans değiştikçe dalganın özelliği de değişir. Bütün bu elektromanyetik dalgalar frekanslarına göre sıraya konsa bir spektrum elde edilir. Görünür ışık bu spektrumda çok az bir yer kaplar. Bu da insan gözünün ne kadar az şey gördüğünü gösteriyor.

 

 

Elektromanyetik dalgalar manyetik ve elektrik alanın birbirine dönüşmesi ile ilerler. Aşağıdaki şekilde kırmızı çizgiler değişen manyetik alanı, mavi çizgiler ise değişen elektrik alanı temsil ediyor. Elektromanyetik dalga ise x yönünde ilerliyor. Z doğrultusunda değişen elektrik alan(ilk mavi alan), y doğrultusunda değişen manyetik alan doğuruyor(2. kırmızı alan), bu değişen manyetik alan ise tekrar elektrik alan doğurur(2. mavi alan) bu böylece sürüp gidiyor. 

Sonuçta elektromanyetik dalga hem elektrik alan, hem de manyetik alandır. Burada 2 simetrik alan bir araya gelip elektromanyetik dalga oluşturmuş. Buradan şu sonuç çıkıyor ki elektromanyetik dalgalar kendi içinde bir simetri barındırır.

Elektrik Alan - Manyetik Alan

Bu gün kullandığımız televizyon, internet, radar, GPRS, kablosuz iletişim, füze sitemleri, fiziğin temellerinden olan elektromanyetik teoriyi kullanır. Elektromanyetik teori manyetizma ve elektriğin beraber işlendiği bir teoridir.

Maxwell’in muhteşem 4 denklemi vardır.

Manyetik alanın diverjansı(ıraksaması) 0 dır.
Manyetik alanın rotasyonu(döngüsü) elektrik alandaki değişime eşittir.
Elektrik alanın diverjansı(ıraksaması) 0’dan farklıdır.
Elektrik alanın rotasyonu(döngüsü) manyetik alandaki değişime eşittir.

Bu denklemler hem integral(tümlev) hem diferansiyel şeklinde yazılabilir ama biz burada basitlik olsun diye bunların ne demek istediklerini yazdık.

Parantez içindeki ifadeler bu terimlerin Türkçe karşılıklarıdır. Türkçe terimler kitaplarda kullanılmamasına karşılık konuyu anlama açısından son derece önemli.



Elektrik yükleri etraflarındaki uzayda bir elektrik alan oluştururlar ve bu alanın çizgileri (+) yükte dışa, (-) yükte içe doğrudur. Yukarıdaki şekilde dikkat edilirse + q yükünden çıkan temsili çizgiler devamlı uzaklaşıyorlar ve geri dönmüyorlar hep ırağa gidiyor, ıraksıyor. Yani burada ıraksama(diverjans) 0’dan farklıdır

  

Ama mıknatısta, manyetik alan çizgileri uzaklaşmıyor kendi üzerine kapanıyor, manyetik alanın ıraksaması(diverjansı) 0’dır. Burada ise manyetik alan çizgileri başka bir düzene sahip, kapalı yollar oluşturan manyetik alan çizgileri döngüler oluşturuyor. Manyetik alanın döngüsü(rotasyonu) 0’dan farklıdır.

              



Giden bir yük yani elektrik akımı etrafında manyetik alan oluşturur. Eğer sağ elimin başparmağını akımın yönüne koyarsam, elimi büktüğüm zaman diğer parmaklarım manyetik alanı yönünü gösterir. Aşağıdaki şekilde yukarı ok akımın yönünü daireler ise manyetik alanın yörüngesidir.


  
             
Eğer bir halka alırsam ve içine mıknatıs atarsam, bu halkada elektrik alan oluşur. Evlerimizde kullandığımız elektrik bu mantıkla üretiliyor. Santrallerde mıknatıslar sabit tutulur ve halkalar mıknatıslara uzaklaştırılıp yakınlaştırılır böylece evlerde kullandığımız elektrik elde edilir.


Elektrik yükleri birbirlerinden ayrılabildiklerinden elektrik alanın ıraksaması(diverjansı) 0’dan farklıdır ama manyetik kutuplar birbirlerinde ayrılamadıklarından manyetik alanın ıraksaması(diverjansı) 0’dır.

Teorik olarak bu kutupların ayrılabilecekleri gösterilmiştir ama deneysel olarak bir sonuç alınamamıştır. Eğer kutuplar ayrı ayrı elde edilebilseydi manyetik alanın diverjansı(ıraksaması) 0’dan farklı çıkacaktı böylece manyetik alan ile elektrik alan arasındaki tam simetri, bunların çift oldukları deneysel olarak gözlenmiş olacaktı. Ama bilim şu anda o noktaya sadece teorik olarak ulaştı.


Bu 4 denklem bize manyetik alan ve elektrik alanın birbirlerine dönüşebileceğini söylüyor. Aynı kütle ve enerji gibi. Manyetik alan ve elektrik alan birbirlerinin çiftidir. Manyetik kutupların ayrı ayrı elde edilmesi ile beraber bunların simetrik olduğu da kanıtlanacaktır.
 

    

Radyo dalgasının özellikleri nelerdir?

Radyo dalgası amplitütü ve frekansı olan elektromanyetik bir dalgadır (Şekil 4.7). Elektromanyetik dalgada frekans artırılırsa dalga uizunluğu azalır, buna karşın ernerjisi artar, dolayısıyla elektromanyetik dalganın enerjisini frekansını değiştirerek artırabilir veya azaltabiliriz . Radyo dalgası elektromanyetik dalgalar içinde düşük enerjilidir. Elektromanyetik spektrum tablo 4.3’de sunulmuştur.  

  Şekil 4.7: Radyo dalgası - amplitütü ve frekansı olan elektromanyetik bir dalgadır. Frekansı artırılırsa dalga uzunluğu azalır ve enerjisi artar.
1    
Tablo 4.3: X-ray penceresi ve NMR penceresi olmak uzere insan vucudundan gecebilen 2 spektrum vardir. Bunun haricindeki elektromanyetik dalgalara karsi insan vucudu opaktir. Standart radyo yayinlarinin NMR penceresi icinde yer aldigina dikkat ediniz.    

Elektromanyetik spektrum tablosunda belirtildiği gibi, insan vücudundan geçebilen çeşitli pencereler vardır (Elektromagnetic spectrum window) (Röntgen ışını penceresi, NMR penceresi gibi); bunlar haricinde elektromanyetik dalgalar için ise insan vücudu opaktır. İşte, MRG’de biz NMR penceresinden faydalanarak radyo dalgası ile protonlarımızı etkileyebiliyoruz (önemli olarak, normal radyo yayınları da bu pencere içinde yer alır. Bu konu daha ileride hardware başlığı altında detaylı olarak tartışılacaktır).

MRG’de radyo dalgası uygulaması devamlı olmayıp, belli sürede ve belli güçde demetler halinde uygulanmaktadır; bu nedenle uygulamaya RF PULS (RF pulse) denmektedir.

 

 

 

Poster about the electromagnetic spectrum: Download File size: 1.47 MB

Electromagnetic radiation


Electromagnetic radiation is the name given to a whole range of transverse radiation having differing wavelengths but six common properties, namely:
(a) it is propagated by varying electric and magnetic fields oscillating at right angles to each other;
(b) it travels with a constant velocity of 299 792 458 ms-1 in a vacuum;
(c) it is unaffected by electric and magnetic fields;
(d) it travels in straight lines in a vacuum;
(e) it may be polarised;
(f) it can show interference and diffraction.


The oscillating fields are represented by Figure 1.


For a light beam with an intensity of 100 Wm2 the amplitude of the electric vector can be shown to be 200 Vm-1 and that of the magnetic vector 10-6 T. In optics the electric vector is the more important, partly because of the ability of electric fields to affect static charges.

Regions of the electromagnetic spectrum

For convenience the electromagnetic spectrum is divided into the following regions:

Gamma-rays
[wavelength 10-14 m -10-11 m, frequency 1022 Hz – 1019 Hz,
mean energy per quantum 6.6x10-14 J = 4x105 eV = 7.5x10-31 kg]

X-rays
[wavelength 10-12 m -10-8 m, frequency 1020 Hz –1016 Hz,
mean energy per quantum 6.6x10-17 J = 4x102 eV = 7.5x10-34 kg]

Ultraviolet radiation
[wavelength 10-8 m -10-6 m, frequency 1017 Hz –1015 Hz,
mean energy per quantum 6.6x10-20 J = 4x10-1 eV = 7.5x10-37 kg]

Visible light
[wavelength 10-7 m -10-6 m, frequency 1015 Hz – 1014 Hz,
mean energy per quantum 6.6x10-19 J = 4x10-2 eV = 7.5x10-38 kg]

Infrared radiation
[wavelength 10-6 m -10-3 m, frequency 1014 Hz – 1012 Hz,
mean energy per quantum 6.6x10-21 J = 4x10-4 eV = 7.5x10-40 kg]

Microwaves
[wavelength 10-4 m – 10-1 m, frequency 1013 Hz – 109 Hz,
mean energy per quantum 6.6x10-23 J = 4x10-6 eV = 7.5x10-42 kg]

Radio waves
[wavelength 10 m – 103 m, frequency 108 Hz – 106 Hz,
"mean energy" per quantum 6.6x10-26 J = 4x10-9 eV = 7.5x10-45 kg]

Many of these regions overlap, the distinction between one region and another lying in the way in which the radiations are produced. The range of wavelength, frequency and energy per quantum are also shown: the scales for both frequency and wavelength are logarithmic. There follows a summary of the production, properties and detection of the different regions of the electromagnetic spectrum.

Gamma-radiation

This radiation is normally produced by transitions within the excited nucleus of an atom and usually occurs as the result of some previous radioactive emission.

Gamma- radiation can result from fission or fusion reactions or the destruction of a particle-antiparticle pair, such as an electron and a positron. It is used in some medical treatment and also for checking flaws in metal castings, and it may be detected by photographic plates or radiation detectors such as the Geiger tube or scintillation counter.

X- radiation

This occurs due to electron transitions between the upper and lower energy levels of heavy elements, usually excited by electron bombardment or by the rapid deceleration of electrons (known as bremsstrahlung or braking radiation). X-rays are primarily used in medicine and dentistry, and may be detected using photographic film.

Ultraviolet radiation

This is produced by fairly large energy changes in the electrons of an atom. It may occur with either heavy or light elements. The Sun produces a large amount of ultraviolet radiation, most of which is absorbed by the ozone layer in the upper atmosphere.

Ultraviolet radiation will cause fluorescence and ionisation, promote chemical reactions, affect photographic film and produce photoelectric emission. It will also give you a sun tan although since radiation of the required wavelength will not pass through glass you will not go brown unless you are exposed to sunlight directly! Like the preceding radiations it can be dangerous in large doses, particularly to the eyes. Its main uses are in spectroscopy and mineral analysis (some minerals exhibit strong fluorescence under ultraviolet radiation).

Visible light
This is due to electron transitions in atoms. It affects a photographic film, stimulates the retina in the eye and causes photosynthesis in plants.


Infrared radiation

Infrared radiation, discovered around 1800 by William and Caroline Herschel is due to small energy changes of an electron in an atom or to molecular vibrations. It may be detected by a thermopile or special photographic film. Since it is less scattered by fine particles than visible light (be- cause of its longer wavelength) infrared radiation is useful for haze photography. It is also used by Earth resource satellites to detect healthy crops; most of us are familiar with its use for heating, both in the home and in hospitals. It may be refracted by rock salt.
Microwaves

These are produced by valves such as a magnetron or with a maser. They are used in radar, telemetry and electron spin resonance studies and in microwave ovens. In a microwave oven the food is heated because it contains water that is a strong absorber of microwaves. The microwaves excite the water molecules, the velocity of the molecules rises and therefore the temperature of the food rises. This explains why the food is heated but the temperature of the containers does not rise very much. Microwave ovens are useful because they reduce cooking time considerably since they cook the food from within.

Microwaves may be detected with crystal detectors or solid-state diodes. The radiation from interstellar hydrogen has a wavelength of 21 cm (0.21 m) and so lies at the edge of the microwave region: the detection and analysis of this radiation has added greatly to our knowledge of the structure of the universe.
Radio waves

These waves have the longest wavelengths of any region of the electromagnetic spectrum and therefore the smallest frequency and hence the lowest energy per quantum. They are produced by electrical oscillations and may be detected by resonant circuits in radio receivers. Their use is of course in radio and television communications.

Figure: An EM radiation showing oscillatory electric and magnetic fields

What is electromagnetic radiation?

How electromagentic waves propagate with electrical and magnetic waves at right angles

Light waves and other types of energy that radiate (travel out) from where they're produced are called electromagnetic radiation. Together, they make up what's known as the electromagnetic spectrum. Our eyes can see only a limited part of the electromagnetic spectrum—the colorful rainbow we see on sunny-rainy days, which is an incredibly tiny part of all the electromagnetic radiation that zaps through our world. We call the energy we can see visible light (we discuss it in detail in our main article on light) and, like radio waves, microwaves, and all the rest, it's made up of electromagnetic waves. These are up-and-down, wave-shaped patterns of electricity and magnetism that race along at right angles to one another, at the speed of light (300,000 km per second or 186,000 miles per second, which is fast enough to go 400 times round the world in a minute!). The light we can see stretches in a spectrum from red (the lowest frequency and longest wavelength of light our eyes can register) through orange, yellow, green, blue, and indigo to violet (the highest frequency and shortest wavelength we can see).



Artwork: How an electromagnetic wave travels: If we could peer inside a light ray (or other electromagnetic wave), this is what we'd see: an electrical wave vibrating in one direction (blue in this case, and vibrating up-and-down) and a magnetic wave vibrating at right angles to it (red in this case, and vibrating from side to side). The two waves vibrate in perfect step, at right angles to the direction they're traveling in. This diagram shows us something scientists only really understood in the 19th century: electricity and magnetism are equal partners that work together closely at all times.

 

 Elektromanyetik Spektrum


Elektromanyetik Spektrum, elektromanyetik dalgaların dalga boyu ve dolayısıyla frekansına göre yerleştirildiği hayali bir cetveldir. Bu cetvelde atom altından, kilometrelere kadar ulaşan dalgaboylarına sahip elektromanyetik dalgalar sıralanmıştır.




Resimden de görüleceği üzere ve kısaca değinmek istersek, dalga boyu ve frekans arasında ters orantı mevcuttur. Dalga boyunu "λ" ve frekansı da "f" ile ifade ederek (v; elektromanyetik dalganın hızı olmak üzere) ;


λ=v/f

bağlantısını da vermiş olalım.

Frekans birimi: Hertz (Hz) [örn; 4 Hz], dalga boyu birimi: metre (m) [örn; 400 nano metre].

YÜKSEK FREKANS, YÜKSEK SIKLIK
 


Gama ışınlarından radyo dalgalarına doğru dalga boyunun arttığı ve frekansın ise azaldığı görülmektedir. Frekansı daha basit bir ifade ile "sıklık" olarak tanımlamamız da mümkündür.


Bir başka ve son tanım olarak "periyot" ifadesine değinmek istersek periyodu, bir dalganın oluştuğu süre olarak tanımlayabiliriz. Yani bir dalgadan kastımız, kendini sürekli tekrarlayan her bir parçasının oluşma süresidir. Çok basit bir dille, örneğin Dünya'nın Güneş etrafındaki bir turunu bu hareketin bir periyodu olarak ifade edebiliriz.

Yandaki resim üzerinden tarif etmemiz gerekirse, bir tam devir olarak gösterilen parçanın sürekli kendini yinelediğini görürüz ve bu dalganın periyodu da bu parçanın oluşma süresi olmuş olur.

Frekans ile Periyot (T) arasında;

f=1/T

bağıntısı bulunmaktadır. 2. resimden de teyit edebileceğimiz üzere, frekansı yüksek (sık) dalganın periyotu düşük (oluşma zamanı kısa) olacaktır.

 



Hiç bilmeyenler için kısa kısa verilen bu bilgilerle kafa karıştırmaktan başka bir şey yapmamış olabiliriz fakat, esas konumuz olan fiber optik iletimde kullandığımız dalga boyları, görünür ışık bölgesi ve neden bazı dalga boylarını tercih ettiğimiz gibi konulara temel teşkil etmesi adına paylaşma gereği duydum.

Son olarak arzu ederseniz, elektromanyetik spektrumda görünür ışık bölgesinin neresi olduğuna bakıp bu konuyu sonlandıralım.

Işık nedir?

Işık, esas itibariyle elektromanyetik radyasyondur. Görünür ışık ise; insan gözü tarafından algılanabilen ışıktır. Bu da elektromanyetik spektrumda, 400 nanometre ile 700 nanometre dalga boyları arasındaki alana denk gelir.



Işığın temelde çok önemli iki özelliği vardır. Bunlardan ilki ışığın hareket eden bir enerji olmasıdır. Işık hareket etmezse ışık olmaktan çıkar. Işık boşlukta, saniyede 299 792 458 metre hızla hareket eder ki bu hız evrensel hız sınırı olarak kabul edilir.

Işığın ikinci temel özelliği bilgi taşımasıdır. Yani herhangi bir nesneden çıkan ışık gözümüze ya da bir aygıta girdiğinde, bu ışık ışını nereden geldiğine dair bize bazı bilgiler verir.

Işığın Yapısı

Işığın bir dalga mı yoksa parçacık akımı mı olduğu uzun yıllar biliminsanlarını meşgul etmiştir. İki durumun birden mevcut olamayacağı düşünülse de 20.yy ile birlikte ışığın ikili yapısı kabul edilmiştir. Yani ışık belli durumlarda dalga, bazı durumlarda ise parçacık gibi davranmaktadır.



IŞIĞIN DALGA YAPISI

Bir dalganın yüksekliğine, o dalganın genliği adı verilir. Genlik bir dalganın tepesinden çukuruna kadar olan düşey uzaklığın yarısıdır.

Dalga tepeleri arası uzaklık, dalga çukurları arasındaki uzaklığa tamı tamına eşittir. Bu uzaklığa dalga boyu adı verilir.

Frekans ise, bir gözlemcinin yanından birim zamanda geçen dalga tepelerinin sayısıdır. frekansın dalga boyu ile çarpımı, dalganın hızını verir.

Işık dalgaları, elektromanyetik dalgalar adı verilen ve boşlukta ışık hızı ile hareket eden elektrik ve manyetik enerji dalgalarından oluşmuş daha geniş bir dalga topluluğunun küçük bir parçasını oluşturur.

Elektromanyetik dalgalar birleştirilebilir ya da toplanabilir. Buna girişim denir. Örneğin grafiksel olarak, iki basit dalga aynı zaman aralığında çizilip her noktada yükseklikleri toplanabilir.

IŞIĞIN PARÇACIKLI YAPISI

Atom, merkezinde küçük ve yoğun bir çekirdek ve onu çevreleyen atomlardan oluşur. Elektronlar çekirdekten farklı uzaklıklarda dolanırlar ve ne kadar uzakta olurlarsa o kadar çok enerjiye sahip olurlar. Elektronlar enerji seviyelerini çoğu kez değiştirirler. Bu enerji geçişleri doğal yollardan olabildiği gibi dış müdahalelerle de olabilir.

Atoma etki eden enerji miktarı, atomun bir enerji seviyesinden diğerine geçiş yapması için gereken miktara eşitse, atom bu enerjiyi alarak daha yüksek enerji durumuna geçebilir. Ancak miktar eşit değilse atom bu enerjiyi alamaz. Atomlar rastgele miktarlarda enerji soğuramazlar, sadece belirli miktarlarda olan enerji paketlerini soğurabilirler ve bu miktar atomun kendi özelliklerine bağlıdır.

Bu geçiş tersine çevrilebilir bir süreçtir. Atomların düşük enerji durumundan yüksek enerji durumuna geçiş yaparken ve tekrar düşük enerji durumuna dönerken soğurdukları ya da saldıkları belirli miktardaki enerji paketleri bazen, doğru frekansta olduklarında ışık olarak algıladığımız, elektromanyetik ışıma birimi olarak tanımlanan fotonlar olarak gözlenebilir.

Farklı türden olan atomlar, farklı dalga boylarında foton yayar.

 

ELEKTROMANYETIK ENERJİ

Elektromanyetik enerji iki bileşenden oluşmaktadır. Elektrik alan ve manyetik alan.
Elektromanyetik enerjinin belirli özellikleri vardır. Tüm elektromanyetik enerji ışık hızında hareket etmektedir, (c = 299,793 km/saniye veya c = 3 * 108 m/saniye (vakum ortamında)), ve hem tanecik hem de dalga modeli ile açıklanmaktadır. Elektromanyetik enerjinin hareketi hız, dalga boyu ve frekans cinsinden ifade edilebilir: Hız (c), dalga boyu (L), ve frekans (f) olmak üzere, ilişki L = c/f eşitliği ile ifade edilmektedir.



ELEKTROMANYETİK SPEKTRUM

Elektromanyetik spektrumda dalga boyları bina mertebesinde uzunluğa sahip radyo dalgalarından, bir atom çekirdeği mertebesindeki kısa dalga boylarına kadar uzanır. İnsan gözünün algılayabildiği dalga boyları, sadece görünür bölgedekilerdir.

 

ESRF, Avrupa Senkrotron Radyasyonu Laboratuvarı (The European Synchrotron Radiation Facility), Grenoble, Fransa
 

Işık, Senkrotron ve Serbest Elektron Lazeri (Free Electron Laser FEL) olarak adlandırılan devasa araştırma laboratuvarlarının temelini oluşturmaktadır. Bu devasa makinelerin herhangi birinin kalbinde, son derece yüksek parlaklıklarda ışık üretmek için kullanılan parçacık ivmelendiriciler vardır. Bu ışık o kadar şiddetlidir ki, etrafımızdaki maddelerin atomik ve moleküler ölçekte detaylarını inceleyebilmemizi sağlar. Bu nedenle belki de aklınıza gelebilecek tüm bilimsel araştırma dallarından bilim insanları bu kaynakları kullanmaktadırlar. Bugün dünya üzerinde fizik, mühendislik, farmakoloji ve malzeme bilimi gibi farklı alanlara hizmet veren 60’ın üzerinde Senkrotron ve Serbest Elektron Lazeri sistemi bulunmaktadır.

Işık tabiri genel olarak elektromanyetik spektrumun dar bir bölümünü teşkil eden görünür dalga boylarını akla getirse de, aslında radyo dalgalarından x-ışınlarına kadar çok geniş bir dalga boyu yelpazesi (spektrum) bulunmaktadır. Bu farklı tür ışık kaynakları günlük hayatımızda çok farklı yerlerde kullanılabilmektedir. Örneğin, havaalanlarında güvenlik taramaları X-ışınları ile yapılırken mutfağınızda yemek ısıtma işi mikro dalgalar tarafından gerçekleştirilebilmektedir.

Bir ışının hızı ( c ), dalga frekansı( v ) ve dalga boyunun( λ ) çarpımına eşittir.

Elektromanyetik spektrum dalga boyu ve frekansına göre dizilmiştir. Dalgaboyunun birimi µm(mikrometre)’dir. Dalgaboylarına göre ise küçükten büyüğe gamma ışınları, X ışınları, morötesi (UV), görünür, kızılötesi(IR), mikrodalgalar, FM ve AM radyo dalgaları ve uzun radyo dalgalarıdır. Görünür ışınlar ve daha kısa dalgalar, kısadalgalar(shortwave) olarak adlandırılır. Güneşten gelen radyasyon kısadalga olarak ve görünür( visible) bantta gelirler. Görünür dalgalar 0.4-0.7 µm aralığındadır ve görünür dalgadaki gökkuşağı renkleri dalgaboylarına göre aşağıdaki grafikte görünmektedir. Güneşten gelip yeryüzeyinden yansıyan ışınlar ise kızılötesi yani uzundalga boyundaki ışınlardır. Yeryüzeyinin esas ısınma kaynağı yerden yansıyan uzundalga boylu radyasyonlardır.

 

ELEKTROMANYETİK SPEKTRUM


Elektromanyetik spektrum, düşünülenden daha anlaşılır bir şeydir. Gözlerimizin gördüğü ışık, elektromanyetik dalganın gerçek bir parçasıdır. Elektromanyetik spektrumun görünür kısmı, gök kuşağının sahip olduğu portakal rengi ve kırmızıdan, mor ve maviye kadar bütün renkleri içermektedir. Bu renklerin her biri gerçekten ışığın farklı dalga boylarına karşılık gelmektedir.




FARKLI DALGA BOYLARINA SAHİP ELEKTROMANYETİK DALGALAR

Radyo dalgaları, televizyon dalgaları ve mikro dalgalar, bütün hepsi elektromanyetik dalga tipleridir. Onlar sadece birbirinden dalga boyu olarak farklıdır. Dalga boyu, iki dalganın
ardışık tepeleri arasındaki uzak dır.

Radyo dinlerken, TV seyrederken, mikro dalga fırında yemek pişirirken hep elektromanyetik dalga kullanmaktasınız. Elektromanyetik dalgalardaki dalgalar, çok uzun dalga boylarına sahip radyo dalgalarından, atomun boyutundan daha küçük olan kısa dalga boyuna sahip gama- ışınlarına kadar değişmektedir.


Elektromanyetik dalgalar, sadece dalga boylarına göre değil, aynı zamanda frekans ve enerjilerine göre de tanımlanmaktadır. Bu üç nicelik aşağıda verilen matematiksel ifadelerle birbirlerine bağlıdır.

Bunu şu şekilde açıklayabiliriz: bir radyo dalgasının frekansı veya bir mikrodalganın dalga boyu veya bir x-ışınının enerjisi hakkında konuşmak doğru olmaktadır. Bir elektromanyetik spektrumu en uzun dalga boyundan en kısa dalga boyuna sırasıyla ifade edersek, radyo dalgaları, mikrodalga, kırmızı altı, görünür bölge, morötesi, x-ışınları vegama-ışınları biçiminde sıralanmaktadır.


RADYO DALGALARI

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.

Cep telefonlarında da bilgi iletişimi için, yani bilgi materyallerini taşıyan radyo dalgalarıdır. Bu dalgaların dalga boyları TV ve FM ’in sahip olduğu dalga boylarından daha küçüktür.



MİKRODALGA

Mikrodalgalar santimetre mertebesinde ölçülen dalga boylarına sahiptir. Uzun dalga boyuna karşılık gelen ve mikrodalga bölgesinin başlangıcını oluşturan dalgalar, bir mikrodalga fırınında bulunan yiyeceklerimizi ısıtan dalgalardır. Bu dalgalar, maddeleri oluşturan atom ve moleküllerle etkileşerek onların hareketlerinde meydana getirdikleri sürtünme nedeniyle ortaya ısı enerjisinin çıkmasına neden olmaktadır. Bu şekilde de mikrodalgaya maruz kalan maddeler ısınmaktadır.


Mikrodalgalar, bilgileri içinde bulunduran sinyalleri, bir yerden başa bir yere taşımak için oldukça iyi bir taşıyıcı görevleri yaparlar. Çünkü mikrodalga enerjileri, sisli ortamlara, hafif yağmurlu ve karlı ortamlara, bulutlu ve sigara dumanının bulunduğu ortamlara çok iyi bir şekilde nüfus edebilmektedir.


Kısa dalga boylarına karşılık gelen mikrodalgalar, uzaktan algılamalarda kullanılmaktadır. Bu mikrodalgalar, hava tahminlerinde kullanılan doppler radar sistemlerindeki gibi, radar olarak
kullanılmaktadır. Yine bu dalgalar, yaklaşık boyları birkaç inç boyutunda olan dalgalarla bildiğimiz radar sistemleri içinde kullanılmaktadır. Yandaki şekilde gösterilen mikrodalga kuleleri, telefon ve bilgisayar verileri gibi bilgileri bir şehirden başka bir şehre iletmek için kullanılmaktadır.Radar, “radio dedection and ranging” yazılımının bir kısaltılmasıdır. Radar, kısa mikrodalga atmalarının iletilmesiyle cisimleri saptamak ve onların konumlarını belirlemek için geliştirilmişlerdir. Mikrodalganın çarptığı cisimlerden gelen yankının orijini ve şiddeti, alıcı tarafından kaydedilir, daha sonra kaydedilen bu dalgalar cisimlerin her bir birim kesitinin özelliklerine bağlı olan yüzeylerden yansıtmış oldukları dalgaları tanzim ederek bunları değerlendirmelerini yapabileceğimiz resimler haline getirirler. Radar, aktif taşımayı yapan dalgalara hassas olduğu için, aktif bir uzağa hassas sistem olarak göz önüne alınabilir.

 

Temelleri Uydu Radyo Spektrum - Frekanslar

Bu haberleşme uyduları söz konusu olduğunda, kullanılacak radyo spektrumunun kısmı hemen hemen tüm sistem kapasitesi, güç ve fiyat belirlenir. Bu nedenle, uydu sistemlerinde kullanılan temel frekans bantlarında kısa bir özetini verir. Bu yönüyle mevcut bilgiler çok ayrıntılı değildir ve günlük haberler vardır.

Frekans bantlarında

Farklı dalga boyları farklı özelliklere sahiptir. Uzun dalga boyları uzun mesafelerde seyahat ve engellerin üzerinden yapabilirsiniz. Büyük dalga travers binalar veya dağlar çevreleyen, ancak yüksek frekans (ve böylece daha düşük dalga boyu), daha kolay dalgalar durabilir.

Frekansları (biz gigahertz onlarca bahsediyoruz) yeterince yüksek olduğunda, dalgalar "yağmur solmaya" olarak bilinen fenomene neden, yapraklar ya da yağmur damlaları gibi nesneler tarafından durdurulabilir. Bu fenomen aşmak için oldukça fazla güç gereklidir, hangi uydu artış fiyatı neden daha güçlü vericiler veya odaklı antenler, demektir.

Yüksek frekansları (Ku ve Ka bantları) avantajı, bunlar vericileri saniyede daha fazla bilgi göndermek sağlamasıdır. Sırt, vadi, başında veya sonunda: bilgiler genellikle dalganın belirli bir kısmını yatırılır olmasıdır. Yüksek frekans bağlılığı daha fazla bilgi taşıyabilen, ama onlar tıkanıklıkları, daha antenler ve daha pahalı donanımları önlemek için daha fazla güç gerekir.

Spesifik olarak, uydu sistemlerinde kullanılan bantlar vardır:

  • Band L
  • Frekans aralığı: 1.53 2.7 GHz
  • Avantajları: Büyük dalga boyları daha düşük güç verici gerektiren, karasal yapılar nüfuz edebilir.
  • Düşük veri iletim kapasitesi dezavantajları.
  • Ku Band
  • Frekans aralığı: resepsiyon 11.7 12.7-GHz ve iletim 14 17.8-GHz
  • Avantajları: En engelleri geçmek ve veri büyük miktarda taşımak, orta dalga.
  • Dezavantajları: En yerlerin tahsis edilir.
  • Ka Bandı
  • Frekans aralığı: 18 31 GHz
  • Avantajları: mevcut yerlerin geniş dalga boylarında büyük miktarda veri taşımak.
  • Dezavantajları: Çok güçlü vericilerin ihtiyaç vardır; çevresel girişime duyarlıdır.


ANTEN ÇEŞİTLERI VE YAPIMI ELEKTRİK ELEKTRONİK
ANTEN ÇEŞİTLERİ VE HESABI

 Ağustos 8th, 2015

Anten Çeşitleri ve Hesabı


Durgun sulu bir göle küçük bir taş atıldığında, taşın değdiği yerden çevreye doğru halkalar biçiminde dalgalar yayıldığı görülecektir.




Sudaki dalga

Bu durum elektromanyetik dalga yayılımında da vardır. Ancak tek bir fark vardır ki o da verici antendeki elektronlar, alıcı antendeki elektronlara etkisini binlerce km uzaktan bile taşıyabilmektedir. Yani enerji (etki) havada yol amaktadır.

Dalgaları daha iyi anlamak için kısa aralıklarla dalgaların hareketlerini inceleyelim.


Dalga yayılmasından değişik görünümler

İki dalga tepesi arası metre cinsinden ölçülür ve bu uzunluğa ”dalga boyu (λ) ” denir. Bir salınımın inip çıkması için geçen zamana (kendini tekrarladığı en küçük zaman aralığı) ”periyot (T) denilir ve birimi saniyedir. Dalganın saniyede aldığı yol ise dalganın yayılma hızını verir. Dolayısı ile bir dalga yayılımı için aşağıdaki formül geçerlidir.

T=1/ƒ V=λ / T =λ.ƒ

V yayılım hızıdır. Diğer bir tanımla buna faz hızı da denir. f ise frekanstır.
Frekans (sıklık), elektromanyetik dalgaların ana belirleyici özelliği olduğuna göre, onları bir frekans sırasına dizebiliriz. İşte bu sıralamaya ”Elektromanyetik spektrum (dağılım)” denir. Elektromanyetik dalgaların özet biçimindeki bir spektrumunu aşağıda inceleyebiliriz.


Elektromanyetik Spektrumu


Anten Çeşitleri


Antenler, yüksek frekanslı enerjiyi elektromanyetik dalgalar halinde yayan veya gelen elekromanyetik dalgaları alan ve elektrik akımına çeviren sistemlere verilen genel addır.
Anten Rf (radyo frekans) sinyallerini boş alana ya da boş alandan alıcıya ulaşmasını sağlayan bir ara birimdir. Antenleri verici antenleri ve alıcı antenleri olmak üzere ikiye ayırabiliriz.
Verici Antenler yüksek frekanslı elektrik enerjisini elektromanyetik dalgalara çevirerek boş alana yayan iletkenler sistemidir. Alıcı antenleri ise vericinin gönderdiği elektromanyetik dalgaları alarak tekrar elektrik ekımına çeviren iletkenler sistemidir.

Antenler, her ne kadar ”pasif” eleman olarak tanımlansa da örneğin fiziki engeller arkasına yerleştirilen bir antenin yayın alanının önünün kesilmesi veya vericiden gelen sinyalin bir yönde odaklanarak yansıtılması ile istenilen noktada en çok yayın şiddeti elde edilmesi gibi özellikleri dikkate alındığında, aktif birer pasif eleman olarak tanımlanabilir. Aynı zamanda antenlerin kazançları vardır. Bu kazançlar alış sisteminin randımanına ve anten elemanlarına bağlıdır.

Bir telsiz veya alıcı sisteminde, en az alıcı kadar hatta alıcıdan belki de daha önemli olanın antenin konumu ve yapısı olduğunu söyleyebiliriz. Elimizdeki en iyi verici veya alıcı, anten uygun olmadığı taktirde işimize yaramayacaktır.

Temel olarak iki tip anten bulunmaktadır. Bunlar hertz ve markoni antenleri olarak ayrılabilir. Hertz anteni yarım dalga boyunda (λ/2) olup; diğer bir adları da dipol antenlerdir. Markoni antenler ise çeyrek dalga (λ/4) boyunda antenlerdir. Bu tip antenler yere dik olarak kullanılmakta sinyalin yarısı toprakta, diğeri ise anten üzerinde meydana gelir. Bu tip antenler alçak frekanslarda çalışmaktadır ve dalga boyları çok uzun olan istasyonlarda kullanılır.

Evlerimizde kullandığımız tv antenleri dipol antenlere güzel bir örnek teşkil ederken, çoğunuzun rastladığı telsiz antenleri ise markoni tip antenlere teşkil etmektedirler. Dikkat ederseniz bütün telsiz antenleri yere dik olarak monte edilir.

Temel bir anten, iletim hattının iletkenleri açılarak yapılabilir. Buradaki amaç iletim hattından daha fazla enerji yaymaktır. İletim hattının iki ucu açılıp uçları arasındaki mesafe arttırılırsa yayılan enerjinin miktarı da artar. İletim hattının uçları birbirine zıt yönde 90º katlanırsa elde edilen antene dipol anten denir. Antenden yayılan elektromanyetik dalganın yayılımı merkezden kenarlara doğru büyüyen daire halkaları şeklinde olmaktadır. Bunu durgun bir suya atılan taşın oluşturduğu dalgalar şekline benzetebiliriz.

Temelde gerekçe olarak dalga boyunun düşmesi (λ/2, λ/4, λ/8 …) bant aralığının da daralması anlamındadır. Bunun sonucunda da dalga boyu yükselecektir. (radyonuzda kullandığınız kısa, uzun, orta dalga boyları…).

Hertz Anten (Yarım Dalga Anten)

Mümkün olduğunca az enerji harcayarak daha uzak noktalarla haberleşme düşüncemizi, yönlü antenlerle gerçekleştiriyoruz. Adından da anlaşılacağı üzere bu tip antenler, vericimizin yayın gücünü belirli bir noktaya yoğunlaştırarak iletmemizi sağlıyor. Çevremizden duyduğumuz isimleriyle yagiler, quad, beamler, dipol antenler veya hertz antenler yönlü antenin türevleridir.

Yönlü antenlerin en basit, temel biçimi, hertz antenlerdir. λ/2 dalga boyundaki dipol antene hertz (yarım dalga dipol) anten denir. Genellikle 2MHz üzerindeki frekanslarda yaygın olarak kullanılır.

Dipol, sözcük anlamı ile iki kutup ya da iki uç anlamına gelir. Buradan da aslında dipol antenimizin özelliğini kavrayabiliriz. Kabaca iki uçlu tel de diyebiliriz.

Gerek maliyetinin düşük oluşu, gerek neredeyse her yerde uygulanabilir oluşu, yönlü anten kullanmak isteyenlerin dipol anten ile ilk denemeler yapmasını sağlar.

Hertz anten bir seri rezonans devresine eşittir. Bu sebeple hertz anten aynı zamanda bir rezonans antendir. Yüksek frekanslı elektrik enerjisi, antenin ortasından beslenir. Açık olan anten uçlarında gerilim maksimum, akım ise sıfırdır. Anten uçlarında oluşan gerilim zıt yönlüdür, her alternansta yer değiştirirler. Yön değiştiren zıt elektrik kutupları arasında, değişen elektrik alanları oluşur.

Yarım dalga boyu dipol antenler, uzun tel antenlerin kısaltılmış bir şekli olarak düşünülmüş ve bu esastan hareket edilerek geliştirilmiştir. Diğer uzun tel anten cinslerinin kökeni, bu belli başlı anten boyutlarından kaynaklanır. Bir dipol antenin iletim hattı (genellikle, besleme hattı, iniş kablosu, koaks bağlantısı gibi tanımlamalar verilmiştir.) İki elemanın tam ortasında yer almaktadır. Orta noktasına ise besleme noktası denilmektedir. Bu besleme noktasının her iki tarafında çeyrek dalga boyu uzunluğunda dipol elemanları uzanır.

Örnek: f=100 MHz’de çalışacak dipol antenin boyutunu bulunuz.

λ=300.10 üzeri 6/ 100.10 üzeri 6 = 3 metre l= λ/2 = 3/2 = 1,5 metre = 150 cm

Dipol antenlerde, tamamen boşlukta ve en pratik anten yüksekliklerinde besleme noktası empedansı yaklaşık olarak 72 Ω’dur. Kendisinden başka, yakınlarında herhangi bir cisim ve anten yüksekliğinin fonksiyonu bu empedansın değişmesine neden olacaktır. Yapı, direk tepe ve diğer antenlerin bu empedansı etkileyeceğini hiçbir zaman hatırdan çıkarmamak gerekir. Aynı şekilde antenin yeterli düzeye sahip olmaması da bu empedansı etkilemektedir.

Enerjinin anten beslediği giriş uçlarında akım en büyüktür. Açık olan hat ucuna doğru antenden geçen akım yavaş yavaş azalır. Hat ucunda sıfır olur. Her alternans değişen akım yönleri merkezde büyük ve uçlara doğru azalarak yayılan manyetik alan çizgileri oluşturulur. Oluşturulan manyetik alan, boşluğa elektromanyetik dalgalar şeklinde yayılır. Hertz antenin empedansı uçlarda yaklaşık 2500 Ω’luk bir maksimum değer gösterirken antenin besleme noktasında empedansı az önce söylediğimiz gibi yaklaşık 72 Ω’dur.

Hertz antenin yeryüzünde h kadar yüksekliğe monte edildiğini düşünürsek, hertz antenden yayılan elektromanyetik dalgalar boşlukta bir P noktasına ulaşır. P noktasına ulaşan elektromanyetik dalgalar iki yol izlemiştir, bunlar antenden direkt ulaşan dalgalar, diğeri ise yer yüzeyinden yansıyıp ulaşan dalgalardır.
 





Yer yüzeyinin hertz anten üzerindeki etkisi

Antenden çıkan enerjinin bir kısmı uzaktaki P noktasına doğrudan gider. Doğrudan giden dalganın takip ettiği yön yatay ile belli bir A açısı yapar. A anteninden çıkan enerjinin bir kısmı aşağı doğru yeryüzüne doğru iner. Yeryüzü iyi bir iletken olmadığından yeryüzünden yansıyıp P noktasına gider. Yansıyan dalga ile doğrudan dalganın toplamı P noktasında görülür. Eğer yansıyan dalganın fazı 180º kaymışsa P noktasında ters fazlı iki dalga meydana gelir. Dolayısıyla toplam enerji bu durumda sıfırdır. Eğer yansıyan dalgadaki faz kayması olmamışsa P noktasında enerji iki katına çıkar. Hayal antenin gerçek antenin toprak yüzeyinden yüksekliği kadar, toprak altında yer aldığı ve yansıyan dalgaların hayal antenden yayıldığı kabul edilir. Bu etkiyi yok etmenin en iyi yolu, gerçek anteni yerden oldukça yükseğe monte etmektir. Ancak uygulamada bu imkansız olur. Çünkü antenin yüksekliği, antenin yayılma direncini etkiler. Bu da elektromanyetik dalgaların zayıflamasına yol açar.

Markoni Anten

Düşey olarak monte edilmiş alçak ucu doğrudan toprağa bağlanmış ya da antenin bir ayağı topraklanmış 1/4 dalga boyundaki tek kutuplu antenlere ”Markoni Anten” denir. Markoni anteni, yer yüzeyi üzerinde dik olarak durmakta olan çeyrek dalga uzunluğunda bir çubuktan oluşur. Yer yüzeyi bir iletken olduğu için elektriksel ayna işlevi görür. Aşağıdaki görüntüde anlaşıldığı gibi markoni anteni topraktan yansır ve sonuç olarak ortaya bir yarım dalga dipolü çıkar. Çalışma ve etki bakımından Markoni anten yarım dalga dipolun eşidir.

Yerden yansıyan dalgalar nedeniyle markoni antenin özellikleri hertz antenin özelliklerine benzer.

  

şekil 1.5: Markoni Anten

Şekil 1.5’te markoni anteninin gerilim ve akım duran dalgaları görülmektedir. Şekilde Markoni antenin doğrudan yeryüzüne monte edildiği taktirde, gerçek anten ile hayal antenin birleştiği ve yarım dalga hertz antenin dalga izine eş değer olduğu görülmektedir. Akımın maksimum değeri, antenin topraklandığı uçlarda meydana geldiği şekilden anlaşılmaktadır. Bu durum toprağa yüksek akım akışına neden olur. Anten gücü azalır. Güç kaybını azaltmak için yerin, kil ve humuslu toprak gibi iyi bir iletken olması gerekir.

Markoni antenin hertz antenine oranla en önemli avantajı, markoni antenin uzunluğunun hertz antenin uzunluğunun yarısı olmasıdır. Dezavantajı ise markoni antenin toprağa yalnız monte edilmesidir.

YEREL ANTEN ELEMANLARI

Yerel Anten Elemanları
Televizyon antenleri üç elemandan meydana gelir.
Bunlar yansıtıcı (reflektör), dipol ve yönlendirici(direktör)dir.

Yansıtıcı(Reflektör)
Metal taşıyıcı üzerine monte edilmiş bir dipolün sinyal geliş veya gidiş yönünde arkasına düşen ve yaklaşık olarak λ / 4 mesafeye yerleştirilen düz bir borudan yapılmış anten elemanına ”Yansıtıcı” denir. Yansıtıcının görevi vericiden gönderilen elektromanyetik dalgaları dipole doğru yönlendirmektir.



Dipol
İki ucu birbirine yaklaştırılmış, bükülü ve λ / 2 boyundaki anten elemanına ”dipol” denir. Alıcı anteni televizyon alıcısına dipol ile bağlanır. Dipol ile televizyon alıcısı arasındaki bağlantıda koaksiyel kablolar kullanılır. Burada kullanılan koaksiyel kabloların empedansının dipol empedansına eşit olması gerekir. Günümüzde kullanılan alıcı antenindeki dipol empedansı 75 Ω ‘dur. Dolayısıyla kullanılan koaksiyel kabloların empedansıda 75 Ω’dur. Televizyon yayınlarının başladığı ilk yıllarda dipol empedansı 300 Ω’du. Kullanılan iletim hattı ise iki telli paralel hatlardı. Bu durumda anten ile televizyon alıcısı arasında, empedans uygunlaştırıcı devreler kullanılıyordu. Artık günümüzde bu durum ortadan kalkmıştır.

Yönlendirici (Direktör)
Dipolün ön kısmında dalga boyu λ /8’e kadar mesafeye, dipolün dış boyutlarından daha küçük çubuk şeklindeki metal borudan yapılmış anten elemanına ”yönlendiriciler” denir. Anten dizisinde ne kadar fazla yönlendirici kullanılırsa, anten kazancı o kadar fazla olur. Yansıtıcı ve yönlendirici aldıkları radyasyon sinyallerini dipol üzerine tekrar yayar. Böylece dipol üzerindeki indüklenmiş bir gerilim meydana getirilir. İndüklenen gerilimin büyüklüğü ve fazı kullanılan elemanların uzunluğu aralarındaki mesafeye bağlıdır.

 

Anten Hesabı
FM Anten Hesabı
FM antenler, dikey (vertikal) çubuk antenler ile sinyalleri bütün yönlere yayar. Bu antenler normal menzilli görüşmeler için de yeterlidir. Bu tür antenler, diğer antenler gibi kullanılan frekansın dalga boyuyla orantılı olmak zorundadır.
Anten uzunluğunu hesaplamak için kullanacağımız formül;

λ=30000000/ƒ

λ= Dalga boyu (metre)
f= Sinyalin frekansı (Hertz)
Örneğin, 90 MHz frekansında yayın yapan antenin uzunluğu aşağıdaki şekilde hesaplanır.

λ=300000000/ƒ = 300000000/900000000 =3,33 metre

3,33 metre, söz konusu frekansın tam dalga cinsinden karşılığıdır. İdeal anten boyunu anlatır. Ancak 3,33 metre uzunluğunda bir anteni çatıya dikmek hemen hemen olanaksızdır.
Bu nedenle söz konusu dalga boyunun 5/8, 1/2 ya da ¼’ü alınır.
Dolayısı ile ; 90 MHz için anten boyları:
1/1: 3,33 metre 5/8: 2,08 metre 1/2: 1,665 metre ¼: 0,825 metre


Bir antenin koaksiyel kabloya bağlanması

Antenin boyu, tam dalga boyuna yaklaştığı oranda daha iyi sonuç alınır. Daha geniş bir alana seslenmek isteyen istasyonların 5/8 olarak anılan seçmelerinin nedeni budur. FM antenlerinin boyu konusunda ülkeden ülkeye değişen bazı kısaltmalar olabilir.
Örneğin kimi ülkelerde yarım dalga ve üstü anten kullanılması teorik olarak yasaktır.

Antenin, kendisine gönderilen sinyali en az kayıpla yayması için SWR ayarının yapılması gerekir. Teorik olarak yarım dalga bir antenin 90 MHz üzerinden çalışabilmesi için boyunun 2.08 metre

















 















 

  • Elektromanyetik dalgalar: (fizik) Yüklü parçacıkların hızlanmasıyla oluşan enerji dalgaları. Birbirlerine ve hareket yönüne dikey ve sinüzoidal olarak salınan manyetik ve elektrik alanlarından oluşan elektromanyetik dalgalar, yayılmak için herhangi bir ortama gerek duymazlar ve boşluktaki yayılma hızları saniyede 2997925 x 108 metredir.
  • Elektromanyetik indüksiyon: (fizik) Bir manyetik akı içinde, alan çizgilerini kesecek biçimde hareket eden iletkenin uçlarında gerilim farkı oluşması. bu gerilim farkı, hareketin hızına, yönüyse manyetik alanın konumuna bağlıdır.
  • Elektromanyetik kuram: (fizik) Işığın elektrik ve manyetik alanların birlikte yayılmasıyla oluşan bir olay olduğunu savunan kuram.
  • Elektromanyetik kuvvet: Elektrik yüklü bir parçacığın manyetik alandan geçerken üzerine etki eden kuvvettir.
  • Elektromanyetik kütle: (fizik) yüklü bir parçacığın toplam eylemsizliğinin, elektrik yükünden ileri gelen bölümü.

 

 

Elektromanyetik dalga; elektrik alanı ve manyetik alanı içerir. Elektrik (E) ve manyetik (B) alanları dalganın hareketine ve birbirlerine dik, enine salınım (osilasyon) gösterir.

Elektromanyetik dalgalar, belirli elektromanyetik işlemlerden sonra oluşan enerji saçılımı gösteren dalga türleridir. X-ray'den radyo dalgaları ve ışıklara kadar geniş bir çeşitliliğe sahiptirler.

(Not: Foton içeren dalgaların dalga boyu yükseldikçe gidebileceği mesafe artar; ancak gücü azdır. Bu yüzden dalga boyu yüksek olan radyo sinyalleri uzak mesafeleri gidebilmekte ancak X-ray UV gibi güçlü dalgalar uzun mesafelere taşınamamaktadır. Bunu ise aşağıdaki formülden çıkarabiliriz:

v=f*λ    (1)

Denklem 1'de v dalganın hızını (m/s), f dalganın frekansını (1/s) ya da gücünü, λ ise dalganın dalga boyunu (m) göstermektedir.)


Elektromanyetik dalgalar, dalga boyuna göre aşağıdaki şekilde sınıflandırılırlar:

Bu yazımızda mikrodalga spektrumu ve bu dalga ile çalışan mikrodalga fırınlardan bahsedeceğiz. Mikrodalga frekansı 1 GHz ile 300 GHz, dalga boyu ise 1 m ile 1 mm arasında olan elektromanyetik dalga sınıfıdır. Kullanımı aşağıdaki alanlardadır:

İletişim: GSM, GPS, wi-fi ve bluetooth'lar ve amatör radyolarda (düşük frekanslarda, radyo dalgalarına yakın); uydularda (yüksek frekanslarda)

Hız radarlarının çalışma prensibi.  Arabaya gönderilen ve yansıyan dalgalardan arabanın hızı bulunur. 

 
 Radarlar cisimlerin yerini ve hızını algılayan aletlerdir. Otomatik kapı algılayıcılardan askeri uygulamalara kadar geniş bir uygulama alanına sahiptir. Radarlar mikrodalganın en sık kullanıldığı alanlardan biridir. Yüksek hassasiyet isteyen uygulamalarda yüksek frekanslar; hava durumu veya hız belirleme radarları gibi düşük hassasiyet içeren uygulamalarda düşük frekanslar kullanılır.

 

Radyo teleskoplarda güneş sistemini incelerken mikrodalga kullanılır.
 

Ev tipi mikrodalga fırınlarda (2.45 GHz) ise amaçlanan işlem mikrodalga radyasyon ile besinlerin içerisindeki suyun ısıtılmasını, dolayısıyla besinin pişmesini sağlamaktır. Prensip ise basittir: Mikrodalga ısıtılacak madde ile etkileşime geçince maddenin içindeki polar moleküller oluşan elektromanyetik alana göre kendini konumlandırır. Elektromanyetik dalganın içindeki elektrik ve manyetik alanları sürekli salınım halinde olduğu için polar moleküller sürekli kendini konumlandırmaya çalışır.  Bu rotasyon ise moleküllerin hareketine ve birbiriyle çarpışmasına; dolayısıyla maddenin ısınmasına sebep olur. Apolar maddelerde ise ısınma nispeten daha zordur; çünkü polar maddelerdeki gibi hareket edebilecek serbest elektronlar yoktur. Dolayısıyla mikrodalga fırında suyun ısınması, yağ ve şekerin ısırmasından daha kolaydır.

Mikrodalga ısınmanın normal ocakta (konveksiyonel) ısıtmaktan en önemli farkı mikrodalga ısıtmada ısınma içeriden dışarıya doğru olurken, konveksiyonel ısıtmada ısınma dışarıdan içeriye doğru olur. Dolayısıyla mikrodalga fırından çıkardığınız bir yemeği ya da herhangi bir cismi elinize hemen almayın veyahut illa alacaksanız bile ısıya dayanıklı bir fırın eldiveni kullanın, çünkü ilk başta ısınmadığı sandığınız cisim kısa bir süre sonra kor gibi sıcak olacaktır.

Mikrodalga fırınlarda mikrodalga radyasyonu, Magnetron adı verilen yüksek vakumlu tüpte elektronların hızlandırılması ve hızlanan elektronların bir seri metal boşluklardan (multi-mode cavities) geçmesiyle oluşur.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fiziksel açıdan bakıldığında etki=tepki prensibi düşünüldüğünde herşeyin herşey üzerinde bir etkisi mevcuttur...

Peki, bu etki incelenen durum açısından çok küçük bir öneme mi sahip yoksa gerçekten önemli mi?Yada çok küçük etkinin tanımı nedir?

Cep telefonları uzun süredir yaşamımızda, daha doğrusu GSM sistemleri (vericileri de) uzun süredir yayında....Dünyada kullanılan cep telefonu sayısı 2005 yılında 2 Milyar civarındaydı, şuanki sayının daha da arttığını söylemek zor değil...Bu kadar yayılmış bir sistemin insan sağlığına etkisi varsa (ki küçük yada büyük bir etki mutlaka mevcut) bu etkilerin ortaya çıkmaya başlayacağını sezgisel olarak öngörebilsek de etkinin ne olduğu konusunda ciddi araştırmalar yapılmaktadır...GSM sistemleri Elektromanyetik spektrumun Mikrodalga bölümünde yer almaktadır....Yukarıdaki resimde de görüleceği üzere radyodalgaları içerisinde en fazla enerji taşıyan elektromanyetik bölgeyi oluşturmaktadır.Elektromanyetik Mikrodalganın canlıya etkisi ısı şeklinde oraya çıkmatadır.Isıtma etkisinin kaynağı ise su molekülleri ile mikrodalganın rezonans oluşturmasıdır.Bu rezonans su molekülünün bağ uzunluğundan kaynaklanmaktadır.Su molekülü bağ uzunluğu ve mikrodalgaboyu birbirine yakın olduğundan elektromanyetik dalganın enerjisini maksimum oranda moleküle aktararak titreşime ve dolayısıyla ısıya neden olmaktadır.

İnsan vücudundaki su molekülü de bu durumdan bağımsız değildir!Ancak etkinin cep telefonuna yakın bölgelerde ne miktarda olduğu önemlidir.Öncelikle mikrodalganın birincil etkisi olan ISI etkisinin modellenmesi gerekmektedir.
Yukarıda, 1900 Mhz frekansında, 125 mW'lık bir güce sahip antenin insan kafasına olan etkisi görülmektedir.Normalde güneşin ısıtıcı etkisi yüzeysel bir etki oluşturmaktadır. Ancak bir mikrodalga kaynağı gücüne göre vücudun iç bölgerini etkilemektedir. Kan dolaşımı yoluyla bu ısının tolere edilebileceği düşünülebilir. Bu durumun bile ististanaları mevcuttur; Gözdeki kornea tabakasının soğutucu bir mekanizması yoktur...

Katarakt ile cep telefonları arasında bir ilişki henüz kanıtlanmamış olsa da ilişki olabileceği görülmektedir.Fareler üzerinde yapılan deneylerde;SAR değeri 100-140W/kg civarındaki bir kaynağın 2-3 saat içerisinde 41C dereceyi bulduğu gözlemlenmiş...


Yukarıdaki görüntüde, 1.1Ghz frekanslı ve 2.22mW gücündeki bir EMD'nin 50 dakika boyunca bir lense uygulandığında 39.5 C derece sıcaklığa yükseldiği gözlemlenmiş...(Kabarcıklar sıcaklık nedeniyle ortaya çıkmış...)Gözün dışında mikrodalgaların proteinleri etkileyebileceği düşünüldüğünde incelenen durumun karmaşıklığı daha da artmaktadır.

Mobil telefonların kanser etkisi yukarıdaki karmaşık mekanizmalar anlaşıldığında ortaya koyulabilecektir.Çünkü ısı etkisi iyonize edici bir bölgede olmadığından birincil etkilerin kanser oluşturma olasılığının düşük olduğu söylenebilir. Ancak ikincil etkiler için ( Protein yapısı, reseptörler, ....) aynı şeyi söylemek doğru olmayacaktır...

Ayrıca mikrodalgaların uyku üzerine etkileri de gözlemlenmiş...Çalışmalarda uyku düzeni ve kalitesini etkileyen bulgulara rastlanmış...Sonuç olarak cep telefonlarının etkisinin olduğu kesin ancak etkinin ne düzeyde olduğu o kadar da kesin değildir...

Ayrıca GSM şebekelerinin yanında kablosuz ağ standartaları da mikrodalga bölgesini kullanmaktadır...Cep telefonu kullanıcılarının yapabileceği ilk şey, deneylerde de görüldüğü gibi konuşma süresinin azaltılmasıdır...

Kulaklık kullanmakta bir önlemdir. Ancak kulaklığın kablosuz olmaması ve cep telefonu üreticisine ait olması önemlidir. (Yapılan çalışmalarda kablolu kulaklıkların kablo uzunluğunun belirli bir değerde olması durumunda, kablonun anten görevi görerek, etkiyi arttırabilmektedir.)

Cep telefonunu tasarımcının öngördüğü şekilde yani en rahat biçimde kullanmak önemlidir. Tasarımcı SAR değerlerini normal kullanıma göre hesaplmakta ve anteni bu duruma göre tasarlamaktadır.Konuşma aralarında diğer kulağıda kullanmak da bir önlem olabilir.(süre yine de uzun tutulmamalıdır...).

Yolda iken cep telefonu "Hand Over" yaparak diğer istasyonlara geçiş yapacağından telefonun
harcadığı güç artacaktır. Bu yüzden yolda kullanmak etkiyi arttıracaktır...Cep telefonu aranma ve arama durumunda en fazla gücü harcayacaktır. Bu güç toplam gücün yanında çok yüksek olmasa da aceleci olmamak yararlı olabilir.

Ayrıca cep telefonunuz elden geldikçe vücuttan uzak tutulmalıdır...Uyurken kapalı veya uzak bir konumda tutulmalıdır...Evde kullanılan kablosuz modemler elden geldikçe uzakta tutulmalıdır. (Modemi yatak odanıza koymak parlak bir fikir olmayabilir.)

Cep telefonları konusudaki zararlar ve yararların! uzun vadede çıkacağı düşünülmektedir. O yüzden elden geldikçe temkinli olmakta fayda var...Gözün dışında mikrodalgaların proteinleri etkileyebileceği düşünüldüğünde incelenen durumun karmaşıklığı daha da artmaktadır.

Mobil telefonların kanser etkisi yıkarıdaki karmaşık mekanizmalar anlaşıldığında ortaya koyulabilecektir. Çünkü ısı etkisi iyonize edici bir bölgede olmadığından birincil etkilerin kanser oluşturmadığı söyelenebilir. Ancak ikincil etkiler için ( Protein yapısı, reseptörler, ....) aynı şeyi söylemek doğru olmayacaktır...Ayrıca mikrodalgaların uyku üzerine etkileri de gözlemlenmiş...

Çalışmalarda uyku düzeni ve kalitesini etkileyen bulgulara rastlanmış...Sonuç olarak cep telefonlarının etkisinin olduğu kesin ancak etkinin ne düzeyde olduğu o kadar da kesin değildir...

Ayrıca GSM şebekelerinin yanında kablosuz ağ standartaları da mikrodalga bölgesini kullanmaktadır...Cep telefonu kullanıcılarının yapabileceği ilk şey, deneylerde de görüldüğü gibi konuşma süresinin azaltılmasıdır...

Kulaklık kullanmakta bir önlemdir. Ancak kulaklığın kablosuz olmaması ve cep telefonu üreticisine ait olması önemlidir. (Yapılan çalışmalarda kablolu kulaklıkların kablo uzunluğunun belirli bir değerde olması durumunda, kablonun anten görevi görerek, etkiyi arttırabilmektedir.)

Cep telefonunu tasarımcının öngördüğü şekilde yani en rahat biçimde kullanmak önemlidir. Tasarımcı SAR değerlerini normal kullanıma göre hesaplmakta ve anteni bu duruma göre tasarlamaktadır.

SAR değerleri üretciler tarafından duyurmaktdır. SAR değeri düşük bir telefon almakta önemli olabilir. (Amerikan Federal Haberleşme bölümünün web sitesinde de incelenebilir.)Konuşma aralarında diğer kulağıda kullanmak da bir önlem olabilir (süre yine de uzun tutulmamalıdır...)

 

Dalga boyu ve frekanslar

Renk basitçe farklı dalga boyları ve frekanslarındaki ışıktır ve ışık fotonlardan yapılan bir enerji formudur. Hepimiz rengin sadece küçük bir parçası olduğu enerjinin elektromanyetik dalgaları ile kuşatılıyoruz.

Görünür spektrum gökkuşağından oluşur. Retinalarımızda koni şeklinde üç tip renk alıcısı vardır. Bu renklerin sadece üçünü fark edebiliriz – kırmızı – mavi ve yeşil. Bu renkler temel renkler olarak adlandırılır. Gördüğümüz tüm diğer renkler, bu üç rengin karışımından yaratılır.

Gördüğümüz ışığın dalgaboyu ve frekansı, gördüğümüz rengi etkiler. Spektrumun yedi rengi farklı dalga boylarına ve frekanslara sahiptir. Kırmızı, spektrumun en altındadır ve yüksek dalga boyuna, ama düşük frekansa sahiptir, Mor spektrumun en üstündedir ve düşük dalga boyuna, yüksek frekansa sahiptir.

Işıktaki renkler

Prizma

Güneş ışığının yoluna bir prizma yerleştirildiğinde, bu 7 renk görünür olur. Işık prizmadan geçerken, kırılma ile spektrumun görünür yedi rengine ayrılır. Kırılmaya, ışık ortam değiştirdiği zaman, ışığın dalga boyunun hızındaki değişim neden olur.

Işık enerjisi

Belli bir ışık dalgasındaki enerji miktarı onun frekansı ile orantılıdır, böylece yüksek frekanslı bir ışık dalgası, düşük frekanslı bir ışık dalgasından daha yüksek enerjiye sahiptir.

Dalga Boyu

Her renk saniyedeki döngü veya dalga olarak ölçülür. Işığı, okyanustaki dalgalar gibi imgeleyebilirsek, bu dalgalar dalga boyu ve frekans özelliklerine sahiptir. Bir dalga boyu bitişik dalgalar arasındaki mesafedir. Bir örnek olarak; okyanus aralarında 10 metre olan dalgalar ile dolu ise, 10 dalga boyuna sahip olduğu söylenebilir, 30 metre aralıklı dalgaları olan okyanusta ise dalga boyu 30 diyebiliriz.

Aynı şey ışığa uygulanır. KIRMIZI renk yaklaşık 700 nanometre uzunlukta dalga boyuna sahiptir – bir metrenin on milyonda birinin 7 katı! Mor, daha düşük dalga boyuna sahiptir, her mor renk dalgası daha uzun mesafeyi geçer.

Enerji Dalgaları

Evrende, pozitif ve negatif yükler (enerji dalgaları) sürekli titreşir ve inanılmaz yüksek hızda yolculuk yapan elektromanyetik dalgalar üretir. (Saniyede 186,000 mil). Bu dalgaların her biri farklı bir dalga boyuna ve titreşim hızına sahiptir. Birlikte elektromanyetik spektrumu oluştururlar.

Işık dalgalar halinde yolculuk yapar. Bir dalga boyu bitişik dalgalar arasındaki mesafedir.

Dalga Boyu

Frekans

Dalganın frekansı, her saniyede belli bir noktadan geçen tam dalgaların veya dalga boylarının sayısı ile tayin edilir.

KIRMIZI renk saniyede yaklaşık 430 trilyon titreşime sahiptir, Mor renk daha yüksek frekansa sahiptir, böylece her mor dalga belli bir noktada, KIRMIZI renkten daha hızlı geçecektir.

Tüm ışık aynı hızda yolculuk yapar, ancak her renk farklı dalga boyuna ve frekansa sahiptir.

Dalgaların Frekansı

Yukarıdaki dalga boyu örneğine geri dönersek, sahile her 5 saniyede bir çarpan 10 metre aralıklı dalgalara sahip olan okyanus 5 frekansa sahip olarak sınıflandırılabilirken, her 10 saniyede sahile çarpan 10 metre aralıklı dalgalara sahip olan okyanus 10 frekansa sahip olarak sınıflandırılır.

Işığın farklı renklerinin, bir prizmadan geçerken ayrılmasına ve görünür olmasına neden olan bu farklı dalga boyları ve frekanslardır. Bu, radyo dalgalarının farklı frekanslara ve dalga boylarına sahip olması gibidir, bazı istasyonlar sadece özel bir frekansta veya dalga boyunda dinlenebilir. Örneğin mavi renk sadece özel bir frekans ve dalga boyu aralığında görünebilir.

Rengin frekansı ne kadar yüksek olursa, enerji dalgaları daha yakın olur.

Yüksek frekanslı renkler – mor – indigo – mavi

Düşük frekanslı renkler sarı – turuncu- kırmızı

 

 

 

 

Radyasyon Nedir?

 Işık (ışınım): Anlatması belki en kolay kavram. Kısaca güneşten gelen "şey" diyebiliriz. Ancak teknoloji ilerleyince en zor ve karışık kavram ortaya çıkmış. İngilizce yazınca radiation, Türkçe'leşmişi "Radyasyon" oluyor. Bunsuz da hayat, yaşam olmuyor. Yine bir denge geliyor karşımıza. Azı olmuyor, ideali tamam ama fazlası yine sıkıntı getiriyor. İşte burada karşımızaa büyük bir alan çıkıyor. 1900'lü yıllara kadar güneşin gönderdiği ışık konuşulmuş. "x" ışınlarının keşfi ve sonrası ile insanoğlunun inanılmaz bir ışık-ışınım çeşitliği (spektrum) içinde yaşadığı ortaya çıkmıştır. Dalga boyundan (veya frekansından) tutun da orijini bile ışın kaynağı için farklılık olmuş, özellikleri ve etkileşimi ile ortalık iyice karışmıştır. Tarifi ise;

Atomlardan, doğal veya uyarılma sonucu yayılabilen;

a. Madde içine nüfus edebilen elektromenyetik dalgalar (gama, x ışınları)

b. Elektron, proton, nötron a-alfa ve b-beta gibi tanecikler,

radyasyon (ışık-ışınım) adı altında toplanır.

Bir başka tarif ise: Dalga veya parçaçık olarak hareket eden enerji paketlerine ışınım veya radyasyon denilmektedir.

Işık, elektromanyetik (EM) radyasyonun en çok bilinen örneği olup çeşitli renk nüansları ile gözümüz tarafından algılanır. Işık veya EM dalga, dalga boyları veya frekansları ile tanımlanırlar. Görünen ışığın dalga boyu çok kısadır. Kulanılan birim ise Angström'dür. 1 Angström = 0,00000001 cm'dir. Görünen ışık dalga boyu 4.000-8.000 Angström (0.8-0.4 mm) arasındadır. Frekansı ise 4-8 1014 Hz civarıdır. Yeşil ışık 6.000 A. yani görünür bölgenin tam ortasında olup, gözü dinlendirme iddalarının nedeni de buna bağlanır. Gözün görme sınırlarının ötesinde olanlara;

a. 4.000 A. küçük dalgaboylarına, Morötesi (ültraviyole) ışık,

b. 8.000 A. büyük dalgaboylarına, Kızılötesi (infrared) ışık adı verilir

Bir EM dalga radyasyonunun dalgaboyu ne kadar küçükse, onun bir maddenin içine girme (nüfûz etme) yeteneği de o kadar büyük olur. Örneğin güneşin ışığı bir insanın vücuduna ancak derisi düzeyinde nüfuz ederken, röntgen aygıtında kullanılan ve dalgaboyu görünen ışığınkinden yaklaşık 1.000 defa daha küçük olan x-ışınları insan vücudunu boydan boya geçip içindeki kemiklerin bile görünmesini sağlamaktadır. Elektromanyetik spektrum (bilinen frekans listesi) oldukça geniştir. (Bak: Sayfa sonundaki EM dalga listesi)

Radyoaktif atomların yaydıkları ve gama ışınları olarak bilinen ışık-ışınım ise çok daha girgin (nüfus edici) ışınlardır. Işınımların (radyasyonun) yolu üzerine, arkasına geçemeyeceği bir madde konularak her radyasyonun yolu kesilebilir ve verebileceği tüm zararlara engel olunabilir. İşte bunun içindir ki röntgen operatörleri kurşun içeren önlük giyerek ve kalın kristal cam arkalarından bakarak x-ışınlarının vereceği zararlardan korunmaktadırlar. Nükleer santral kalbi de benzer koruyucular vasıtası ile çevreye ve insana zarar veremez duruma getirilmişlerdir. "Radyasyondan korunma" bugün pek çok üniversitede rutin olarak okutulan bir pozitif bilimdir. Bu kuralları belirleyen bir de "Uluslararası Radyasyondan korunma komitesi" ICRP vardır. Bu komite bir insanın bir yıl boyunca almasına izin verilen maksimum radyasyon dozunun düzeyini de tespit eder.

Türkiye Atom Enerjisi Kurumu – TAEK'de görev yapan radyasyon güvenliği, emniyeti ve radyasyondan korunma konularında yetişmiş uzmanlar ülkemiz ihtiyaçlarını başarı ile karşılamaktadırlar. Ancak, şurası iyi bilinmeli ki radyasyondan korunma; doz hesapları, risk değerlendirmeleri vb konuları içeren ve özel uzmanlık gerektiren bilimsel bir disiplindir. Bu uzmanlık alanında daha çok fizik mühendisleri ve fizikçiler yer almaktadır. Fen bilimlerinin diğer alanlarında eğitim almış nükleer mühendis, kimya mühendisi, kimyacı vb. disiplinlerde yetişmiş kişilerin de uzmanlaşabileceği bir alandır.

Doğal Radyasyon:

Şu anda hepimiz dünyada "doğal bir radyasyon banyosu" içinde yaşamaktayız. Bu banyoyu oluşturan etkenler;

a. Yer kabuğundaki radyoaktif elementlerin yayınladıkları ışınım-radyasyonlar,

b. Uzayın boşluklarından gelen kozmik ışınım-radyasyonlar.

Toprakta yetişen ve potasyum, fosfor gibi elementler içeren her gıda maddesi doğal olarak radyoaktiftir. Bunun sonucu olarak 70 kiloluk bir insan vücudunda sürekli olarak 17 miligram radyasyon yayınlayan radyoaktif element deposu bulunur.

Doğal radyasyon banyosunun insana yüklediği yıllık radyasyon dozu "yere" bağlıdır. İstanbul 0.66 mSv/yıl, Ankara 0.9 mSv/yıl, Erzurum 1.75 mSv/yıl, altında toryum yatakları bulunan Sivrihisar'da 3.74 mSv/yıl dır. Yurt dışında Rio de Janeiro'nun plajları 6 mSv/yıl, Hindistan-Kerala bölgesi 15 mSv/yıl, İran-Ramsar 148.9 mSv/yıl;, Brezilya Guarapari kumsalları 788.40 mSv/yıl dır. ABD kendi vatandaşları için doğal ve çevre radyasyonunun müsade edilen toplam ortalam dozunu 1.8mSv/yıl olarak tesbit etmiştir. Uluslararası Radyasyondan Korunma Komitesi ICRP'ye göre bu düzeydeki radyasyonların hiç biri insan sağlığı için asla bir tehlike oluşturmamaktadır. Aksine düşük düzeydeki radyasyonların hücre sağlığına yararlı olduğu hakkında yaygın kanaati destekleyen de bini aşkın bilimsel çalışma yapılmıştır. Dünyada yüksek yerlerde ve doğal radyasyon düzeyi yüksek olan ovalarda yaşayanların ömürlerinin, ortalama olarak daha düşük radyasyon düzeyine maruz yerlerde yaşayanlarınkinden daha yüksek olduğu bilinen bir gerçektir. Bununla bereber, bilimsellik ve bilim ahlâkı açısından, bu gözlem de; söz konusu radyasyon düzeyi ile uzun ömürlü olmanın arasında bir "sebep-sonuç ilişkisi" bulunduğunun kesin kanıtı değildir.

X-Işınlarını 8 Kasım 1895 yılında Alman bilim adamı Wilhelm C. Röntgen keşfetmiştir. İlk görüntüleme ise aynı yılı 22 Aralık günü eşinin el röntgenini çeken Röntgen tarafından gerçekleştirilmiştir.. X-Işınları insanlık hizmetine öyle hızlı girmiştir ki: 1896 yılı Ocak ayında Şikago'da 2 kanser vakası, Şubat ayında Hamburg'ta bir gırtlak (nazofarenks) kanseri vakası, Şubatta Lyon'da bir mide kanseri ve Kasım ayında da Viyana'da 4 yaşındaki bir çocuk tedavi edilmiştir.

Diğer keşifler sırasıyla şöyle gelişmiştir: 1896 yılında Henry Bequerel Radyoaktiviteyi, 1898 de Marie ve Pierre Curie Radyum elementini, 1911'de Ernest Rutherford atom çekirdeklerini, 1913'de Neils Bor Atom modeli tasarımını, 1932 Chadwick nötronu, Juilet Curie yapay radyoaktiviteyi.

Elektromanyetik Spektrum
 
Dalgaboyu Frekans [Hz] Enerjisi [eV] İsmi Uygulaması
18.000 km 16 2/3 6,9*10-14 Alternatif şebeke gerilimi Tren yolları elektriği
6.000 km 50 2,1*10-13 Alternatif şebeke gerilimi Şehir elektrik şebekesi
18.800 - 15 km 16 - 20.000 6,6*10-14 - 8,3*10-10 SES Dalgası İnsan sesi, müzik
10.000 - 1.000 m 3*104 - 3*105 1,2*10-10 - 1,2*10-9 Uzun dalga - Radyo Radyo dalgaları (weather, broadcast)
1.000 m - 182 m 3*105 - 1,65*106 1,2*10-9 - 6,8*10-9 Orta dalga - Radyo Radyo dalgaları (broadcast, naval radio)
100 m - 10 m 3*106 - 3*107 1,2*10-8 - 1,2*10-7 Kısa dalga - Radyo Radyo dalgaları (broadcast, flight and amateur radio)
10 m - 1 m 3*107 - 3*108 1,2*10-8 - 1,2*10-7 Ultra kısa dalga FM Radyo dalgaları (broadcast, tv, police and radio relay sys.)
1 m - 10 cm 3*108 - 3*109 1,2*10-6 - 1,2*10-5 Decimeter waves Cep telefonu, Askerî ve uydu haberleşmesi
10 cm - 1 cm 3*109 - 3*1010 1,2*10-5 - 1,2*10-4 Cm dalga Radar, mikrodalga ısıtıcı
1 mm - 0,78 µm 3*1011 - 3.9*1014 1,2*10-3 - 1,6 İnfared-kızılötesi infrared-, communication, mühendislik lazeri
0,78-0,38 µm 3,9*1014 -7,9*1014 1,6 - 3,3 Görünür ışık Resimler, gökkuşağı
0,38-0,01 µm 7,9*1014 - 3*1016 3,3 - 124 Ultraviole morötesi ışık Güneş yanığı
30 nm - 10-8 nm 1016 - 3*1025 41 - 1,2*1011 Very soft to very hard X-ray X-ray cihazı, kanser tedavi aletleri, nükleer reaksiyonlar
0,4 - 10-4 nm 7,5*1017 - 3*1021 3,1*103 - 1,2*107 Gama radyasyonu Radyasyon tedavisi, malzeme testleri, nükleer reaksiyonlar
< 10-5 nm > 3*1022 > 1,2*108 Secondary comic radiation Parcacık oluşumu


Elektromanyetik spektrum, ışık, radyofrekans

Elektromanyetik spektrum deniz dalgalarına benzer ve farklı büyüklükte dalgalardan oluşmaktadır. Bazıları bir futbol sahasından büyük bazıları atomlardan küçük. Elektromanyetik dalgalar yayılma doğrultularında dalgalara uyan elektriksel ve manyetik alanlar oluştururlar. İsimlendirilmesi buradan gelmektedir. Elektromanyetik dalgalar, yayılmaları için herhangi bir ortama ihtiyaç duymadıkları için ses dalgalarından faklıdırlar.

Elektromanyetik dalgalar, hava ve katı materyaller içinde yayıldığı gibi herhangi bir madde içermeyen boş uzayda da yayılabilmektedir.

Elektromanyetik dalga

Radyo dalgaları, televizyon dalgaları, mikro dalgalar ve gözlerimizin gördüğü ışık elektromanyetik spektrumun gerçek bir parçasıdır. Bunlar elektromanyetik spektrumun bir parçalarıdır ve birbirinden dalga boyları ile farklıdırlar. Cep telefonu ile konuşurken, TV seyrederken, mikrodalga fırında yemek pişirirken, rontgen çektirirken yada lazer epilasyonda aslında elektromanyetik spektrumun bir parçasını kullanmaktayız.

Elektromanyetik spektrumu en uzun dalga boyundan en kısa dalga boyuna sırasıyla ifade edersek, radyo dalgaları, mikrodalga, kızıl ötesi, görünür ışık, morötesi, x-ışınları ve gama-ışınları yer almaktadır.

Elektromanyetik spektrum

Radyo dalgaları

Radyo dalgaları elektromanyetik spektrumun en uzun dalgaboyuna sahiptir. Bir gökdelende büyük olacağı gibi bir tenis topu kadar küçük olabilmektedir. Radyo, TV ve cep telefonu sinyallerini de taşıma görevini yapmaktadırlar.

Mikro dalgalar

Mikrodalgalar santimetrelerle ölçülen dalga boylarına sahiptir. Mikrodalga fırınında bulunan ve yiyeceklerimizi ısıtan dalgalardır. Bu dalgalar, maddeleri oluşturan atom ve moleküllerde hareketlenme yaparak bunların meydana getirdikleri ısı enerjisinin ortaya çıkmasına
neden olmaktadır. Buda mikrodalgaya maruz kalan maddelerin ısınmasını sağlamaktadır.

Mikrodalgalar, bilgileri içinde bulunduran sinyalleri, bir yerden başa bir yere taşımak için oldukça iyi bir taşıyıcı görevleri yaparlar. Yine bu dalgalar, yaklaşık boyları birkaç cm olan dalgalarla bildiğimiz radar sistemleri içinde kullanılmaktadır.

Mikrodalgalar dünyayı gözlemleyen uydularda da kullanılmaktadır.

Kızıl ötesi dalgalar

Infrared ışınımları olarakta isimlendirilmektedir. Bu ışınımı yakın ve uzak infrared olmak üzere iki bölgede tanımlayabiliriz. “Yakın infrared” ışınımı, görünür bölge ışınımının dalga boyuna çok yakınken, “Uzak infrared” ise elektromanyetik spektrumun mikrodalga bölgesine çok yakındır. Uzak infrared ışınımın dalga boyunun uzunluğu, yaklaşık bir toplu iğnenin başından daha küçük olurken, yakın
infrared ışınımın dalgaboyu, bir hücre boyutu olan mikro boyuttadır. Uzak infrared dalgaları, ısısal özelliğe sahiptir. Güneşten, bir ateşten ve bir radyotörden hissettiğimiz sıcaklık infrareddir. Yakın infrared dalgaları ise sıcak değildirler. Bu kısa dalga boyları ise TV uzaktan kumanda sistemleri gibi teknolojide kullanılmaktadır.

Bir cisim görünür bölge ışığı yaymak için yeterli sıcaklığa sahip değilse, enerjisinin çoğunu infrared ışınımı olarak yayacaktır.

Normal vücut sıcaklığına sahip insanlar, yaklaşık 10 mikron büyüklüğündeki bir dalga boyuna sahip olan çok güçlü bir infrared ışınımı yaymaktadır (Bir mikron metrenin milyonda biridir).

Görünür ışık dalgaları

Görünür ışık dalgaları, elektromanyetik dalganın sadece çıplak gözle görülebilen kısmına karşılık gelir. Biz bu dalgaları, gök kuşağında oluşan renkler olarak görebiliriz. Buradaki her bir renk farklı bir dalga boyuna karşılık gelir.
Kırmızı renge karşılık gelen dalga, görünür bölgenin en uzun dalga boyuna karşılık gelirken, mor en kısa dalga boylarına karşılık gelir. Görünür bölgedeki bütün dalgaları birlikte gözlendiği zaman beyaz ışığı oluşturur. Tam tersi beyaz ışık bir pirizmadan veya gökkuşağı oluşurken su damlacıkları ve buharı ortamından geçirildiği zaman renklere ayrılmaktadır. Gördüğümüz bir cismin rengi, görünür bölgedeki yansıyan ışığın dalga boylarına karşılık gelen renklerdir.

Mor ötesi dalgalar

Mor ötesi (ultraviole UV) görünür bölgeden daha kısa dalga boylarına sahiptir. Bu dalgalar insan gözüyle görülemezler. Ultraviole (mor ötesi) spektrumu üç kısma ayırılmaktadırlar. Bunlar, yakın mor ötesi, uzak mor ötesi ve aşırı mor ötesi olarak isimlendirilmiştir. Bu üç bölge, mor ötesi ışığın dalgaboyuna ve mor ötesi ışınımın frekansına bağlı olarak, bunların enerjileri ile de ifade edilmektedir. NUV olarak kısaltılan yakın mor ötesi, görünür bölgeye yakın olurken, EUV olarak kısaltılan aşırı (ekstrem) mor ötesi, X-ışınlarına yakın bölgelere karşılık gelmektedir ve en enerjik kısmıdır. FUV olarak kısaltılan, Uzak mor ötesi bölge de yakın ve aşırı UV bölgeleri arasında kalan kısımdır.

Güneşimiz, elektromanyetik spektrumdaki farklı dalgaboylarının hepsinde ışık yaymaktadır. Güneşten gelen bazı UV dalgaları Dünya atmosferine geldiğinde çoğu atmosfere girerken ozon gibi çeşitli gazlar tarafından tutulmaktadır.

X dalgaları

Işığın dalga boyu azaldıkça, enerjileri artmaktadır. X-ışınları, oldukça küçük dalga boylarına sahip olduğu için, bunların enerjileri ultraviole (morötesi) ışınlarından daha büyüktür. X-ışınları, dalgaboylarından daha ziyade enerjileri ile temsil edilmektedir. X-ışınlarının ışığı, bir dalga etkisinden daha çok parçacık etkisi göstermektedir.
X-ışınları, vakum tüpleriyle deney yaparken şans eseri onu bulan Alman bilim adamı Vilhem Conrad Roentgen tarafından keşfedilmiştir. Roentgen, bilinmeyen ışınımın bu tipini göstermek için onu “X olarak isimlendirdi.

Dünya atmosferi uzaydan dünya yüzeyine gelen hiçbir X-ışını Dünya atmosferinden yüzeyine nüfus edemez.

Gama dalgaları

Gamma-ışınımı olarakta tanımlanmaktadır. Elektromanyetik spektrumun en kısa dalgaboyuna ve en fazla enerjiye sahip olduğu bölgesine karşılık gelmektedir. Bu dalgalar, radyoaktif atomlar veya nükleer patlamalar sonucu oluşmaktadır. Gamma-ışınları, canlı hücreleri öldürebilir. Bu özelliği tıpta, kanserli hüçreleri öldürmek için tedavi amaçlı kullanılmaktadır. Gamma-ışınları, evrenin çok uzak noktalarlından bizlere kadar gelebilmektedir. Bunlar sadece Dünya atmosferi tarafından soğurulmaktadır ve bu nedenle, atmosferimiz zararlı gamma-ışınlarına göre bizi koruma görevi yapmaktadır. Işığın farklı dalga boylarına karşılık gelen kısımları Dünya atmosferinin farklı derinliklerine geçebilmektedir.
 



Elektromanyetik dalgalar ilk kez James Clerk Maxwell tarafından keşfedilmiştir. Elektromanyetik dalgaları anlayabilmemiz için öncelikle Maxwel'in geliştirdiği matematiksel yöntemleri iyi anlamalıyız. Çünkü Maxwell elektromanyetik dalgaları matematiksel yollarla bulmuştur.

Bu konunun iyi anlaşılması için, manyetizma, elektromanyetik indüksiyon, manyetik akı gibi konuların iyi bilinmesi gerekir.



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.


 

 




Yukarıdaki simulasyonda, yüklü cisim hareket ederken etrafındaki elektrik alan sürekli değişir. Elektrik alandaki bu değişim manyetik alan oluşturur, bu da elektrik alan ouşturur.....

Ortamdaki her noktada elektrik ve manyetik alan sürekli değişir. Bu değişim sanki bir dalga gibi yayılır.


 

 

 


İvmeli hareket eden bir yüklü cisim animasyondaki gibi etrafında elektrik alan çizgilerini değiştirir.

ELEKTROMANYETİK DALGALARIN ÖZELLİKLERİ
1.Elektromanyetik dalgalar enine dalgalardır.
2.Birbirine dik elektrik ve manyetik alanlardan oluşur.
3.Boşlukta ışık hızıyla ilerler. (Işık bir elektromanyetik dalgadır.)
4.Tıpkı periyodik dalgalarda olduğu gibi frekansı, dalgaboyu vardır ve hızı bulunduğu ortama göre değişir.
5.Polarize edilebilirler.
6.Enerji taşırlar ve boşlukta bu enerjiyi çok uzaklara taşıyabilirler.
7.Dalganın frekansı arttıkça dalgaboyu azalır. c=λ.f c: ışık hızı



EMD nın frekansına ve dalgaboyuna göre sınıflandırılmasıyla elektromanyetik spektrum elde edilir. Frekansı en küçük (dalgaboyu en büyük) elektromanyetik dalgalar radyo dalgaları olarak adlandırılır. Frekansı en büyük (dalgaboyu en küçük) elektromanyetik dalgalar gama ışınları olarak adlandırılır. Üstteki şekilde soldan sağa gidildikçe frakans büyümekte, dalgaboyu küçülmektedir.

Elektromanyetik Radyasyon Nedir?

Elektromanyetik radyasyonun oluşmasına sebep olan yeni teknolojik ürünleri günlük yaşamımızda yoğun olarak kullanmaktayız. Sağlık alanında, güvenlik sistemlerinde ve yaşamımızı kolaylaştırıp konfor sağlamaları için elektromanyetik dalga yayan ürünlere bağlı duruma geldik.

Yüksek Gerilim Hatları, TV ve bilgisayarlar, FM ve TV vericileri, mikrodalga fırınlar, mobil telefonlar, mobil telefon baz istasyonları ,kablosuz telefonlar, uydu antenleri ve verici antenler, radar antenleri, bluetooth, kablosuz internet, kablosuz ses ve görüntü sistemleri vb.). Fakat, hayat standartımızı yükseltirken, elektromanyetik radyasyonun canlı organizmayı etkilemesi gibi bir faturayı da ödemekteyiz. Elektromanyetik enerjinin kullanımı hızla artarken bizler de her geçen gün daha fazla Elektro-manyetik radyasyona maruz kalıyoruz, yani Elektromanyetik kirlilik artıyor.

 

  •      Radyasyon (ışıma) nedir?

     Radyasyon (ışıma) genel anlamda enerjinin uzayda dalgalar ya da tanecikler (fotonlar) halinde yayılmasıdır. Isı, ışık ve radyo dalgaları günlük yaşamdan bildiğimiz ışıma yoluyla yayılma örnekleridir. Evlerde ısınma amacıyla kullanılan radyatörler de isimlerini ısı yayıcı anlamına gelmek üzere aynı kökten alırlar.

  •      İyonlaştırıcı radyasyon nedir? İyonlaştırıcı olmayan radyasyon nedir?

İyonlaşma, atomlardan ve moleküllerden elektron koparılmasıdır . Enerji yüklü
fotonlardan oluşan elektromanyetik dalgalar, çarptıkları cisimlerden elektron kopararak
iyonlaşmalarına yol açabilirler. Yüksek frekanslı ve dolayısıyla yüksek enerjili olan xışınları
ve gama ışınları iyonlaştırıcı radyasyonlardır. Daha düşük frekanslı, bir başka
deyişle düşük enerjili elektromanyetik dalgalar RF gibi ise iyonlaştırıcı olmayan
radyasyon olarak adlandırılırlar. Mobil iletişim sistemlerinin neden oldukları ışınım,
iyonlaştırıcı olmayan radyasyon bölgesi içinde yer almaktadır.

  •  Bir noktadaki elektromanyetik enerji miktarı nelere bağlıdır?

Bir noktadaki elektromanyetik enerji miktarı, kaynağından olan uzaklığa, kaynağın etkin çıkış gücüne ve yayılım ortamına bağlıdır.

  •  Elektromanyetik dalgalar binaların içine girebilir mi? Binaların herhangi bir zayıflatıcı etkisi var mıdır?

 Elektromanyetik dalgalar binaların içine girebilirler. Bütün cisimler elektriksel iletkenliklerine bağlı olarak elektromanyetik dalgaları yansıtma ya da geçirme özelliğine sahiptir. Elektromanyetik dalgalar, bina duvarından geçerken havada yayılmalarına göre enerjilerinin daha büyük bir kısmını kaybederek zayıflarlar.

  • Günlük yaşamımızda kullandığımız cihazlar elektromanyetik enerji yayar mı? 

Elektrikle çalışan bütün cihazlar elektromanyetik enerji yayar. Günlük yaşamda sıkça kullanılan bazı ev aletlerinin ortamda neden oldukları elekrik alan şiddetleri Tablo 1’te örnek olarak verilmiştir. 

Çalışma gerilimi = 110 V , çalışma frekansı = 60 Hz, uzaklık = 30 cm [6]

Cihaz Elektrik Alan Şiddeti (V/m)
Elektrikli battaniye 250
Su ısıtıcısı 130
Müzik seti 90
Buzdolabı 60
Ütü 60
Mikser 50
Ekmek Kızartıcısı 40
Televizyon 30
Kahve Makinası 30
Elektrikli Süpürge 16
Saç Kurutma Makinası 40

Tablo 1. Bazı ev aletlerinin neden oldukları elektrik alan şiddetleri

ELEKTROMANYETİK ALAN NEDİR ?

Elektrik ve elektromanyetik alanlar doğada kendiliğinden ortaya çıkmaktadır. Doğal elektromanyetik alan, yer küre etrafında kuzey-güney doğrultusunda mevcut olup kuslar ve balıkların yön bulmalarına yardımcı olan ancak gözle görülemeyen dalgalardan olusmaktadır. Doğal elektrik alan ise atmosferde meydana gelen yıldırım, simsek olusumları ile lokal olarak ortaya çıkmaktadır. Doğal elektrik ve elektromanyetik alanların yanı sıra insan yapımı kaynaklardan yayılan elektrik ve elektromanyetik alanlar günlük hayatımızda tüm çevremizi kaplamıs bulunmaktadır. İnsan yapısı kaynaklar arasında X ısınlarının kaynağı olan röntgen cihazları, düsük frekanslı elektromanyetik dalga kaynağı olan elektrik soketleri, yüksek frekanslı radyo dalgaları yayan TV anteni, radyo istasyonu veya mobil telefon istasyonları gibi veri iletim hatları yer almaktadır.

Bir iletken üzerinden geçen akım siddeti ve gerilim seviyesine bağlı olarak, bu iletkenin bulunduğu ortama elektrik alan ve manyetik alan yayılmaktadır. Ev ve isyerlerinde yasamı kolaylastırıcı olarak kullanılan elektrikli cihazların tümü birer elektromanyetik (EM) alan kaynağıdır. Elektromanyetik alanlar hassas elektronik cihazlar üzerinde etki yaparak bu cihazların doğru çalısmasını engellemekte, parazit olusturup göstergeleri bozarak hatalı değer okunmasına neden olabilmektedir Bu olumsuz etkileri önlemek için
elektrik ve manyetik alan ekranlama veya kalkanlama isleminin yapılması gerekmektedir.

Elektrik Alan ve Elektro Manyetik Alan

Elektrik enerjisi çağımızın en önemli enerji kaynaklarından birisini olusturmaktadır. Teknolojik gelismeler ve ekonomik kalkınmıslık düzeyine bağlı olarak, elektrikli araç ve gereçlerden yararlanma da her gün biraz daha artmaktadır. Bu ihtiyaçların karsılanması amacı ile yasam alanlarındaki elektrik ve elektromanyetik alan yoğunlukları da artmaktadır. Elektrik alan ortamdaki voltaj farklılıklarının sonucunda ortaya çıkmakta ve voltaj yüksekliğine bağlı olarak artmaktadır. Manyetik alan ise ortamdaki elektrik akımının varlığına bağlı olarak ortaya çıkmakta ve akım değerine bağlı olarak artmaktadır. Ortamda elektrik akımı olmaksızın voltaj varlığı elektrik alan olusumu için yeterli olup akımın varlığı ile elektrik alanın büyüklüğü değismezken ortamdaki manyetik alanın büyüklüğü güç harcamasına bağlı olarak artmaktadır. Tablo2 ’de elektrik alan ile elektromanyetik alan özellikleri karsılastırmalı olarak verilmektedir.

Elektrik alan

Elektromanyetik alan
  1. Elektrik alan siddeti voltaja bağlı olarak artar.

  2. Olcu birimi (V/m)’dir.

  3. Cihazların acma kapama  duğmeleri kapalı konumda bile olduğunda elektrik alan olusur.

  4. Elektrik alan siddeti kaynaktan uzaklastıkca azalır.

  5. Bina yapı malzemelerinin buyuk coğunluğu elektrik alan icin yalıtım etkisi yapabilir.

  1. Manyetik alan siddeti akım arttıkca artar.

  2. Olcu birimi (A/m)’dir. Ayrıca microtesla (μT) veya millitesla (mT) birimleri de kullanılır.

  3. Manyetik alan olusumu icin ortamda elektrik akımı olusması gerekir. Yani cihazın acık konumda olması gereklidir.

  4. Manyetik alan siddeti mesafe arttıkca azalır.

  5. Manyetik alan siddetini azaltan malzeme sayısı son derece sınırlıdır.

 Tablo 2. Elektrik alan ile elektromanyetik alan özellikleri karsılastırması

Elektromanyetik dalgalar dalganın; dalga boyu, frekansı ve hızı ile tanımlanır. Dalga boslukta ve madde içinde yayılabilen ritmik bir olaydır. Bir iple yaratılan dalga, bir tepe ve bir vadiye sahiptir. (Sekil 1). Her dalga belli bir dalga boyuna sahiptir. Bir tepeden bir tepeye veya bir vadiden bir vadiye olan toplam mesafeye bir dalga boyu adı verilir.

Sekil 1. Dalga yapısı ve özellikleri

Genlik, bir dalganın normal konumundan yükselme ve alçalma mesafesidir. Uzanımın en büyük ve en küçük olduğu konumlar diye de tarif edilebilir. Genlik, dalgayı ortaya çıkaran enerjinin miktarına bağlıdır. Dalganın enerjisi arttığında genliği de artmaktadır. Tüm dalgalar belli bir frekansa sahiptir. Frekans, bir saniyede belli bir noktadan geçen dalgaların sayısı olarak tanımlanır. Maddenin ileri geri hareketine titresim hareketi denir. Bir titresimin frekansı, hertz birimi ile ölçülür. Bir hertz (Hz), bir dalganın her saniyede bir devir veya bir titresim yapmasıdır. Bir dalganın frekansı ve dalga boyu arasında bir iliski vardır. Bir dalganın boyu arttığında frekansı azalmaktadır. Uzun dalgalar düsük frekansa, kısa dalgalar ise yüksek frekansa sahiptir.

Elektromanyetik Spektrum

Elektromanyetik spektrum gama ısınlarından radyo dalgalarına kadar bilinen tüm elektromanyetik dalgaları içeren dizilimdir. Sekil 2’de görüldüğü gibi elektro manyetik spektrum içinde dalga boyları 1010 ile (elektrik dalgaları) 10-16 metre (kozmik ısınlar) arasında değismektedir. Bundan dolayı, çok düsük elektromanyetik dalga frekansları ile çok yüksek kozmik ısınların frekansları arasında frekanslar değisme gösterirler. En yüksek frekanslı dalgalar, en büyük enerjiye sahiptirler.

Sekil 2. Elektromanyetik spektrum

Spektrum üzerinde yer alan ısınlara ait genel tanımlar asağıda verilmektedir. Gamma ısınları: 0,01 nanometreden daha küçük dalga boylu ısınlar olup bir atom çekirdeğinin çapından daha küçük dalga boylu dalgalar içerirler. Elektromanyetik spektrum içinde en yüksek enerjili ve frekanslı bölgede yer alırlar. X ısınları: 0.01 ile 10 nanometre arasında dalga boyuna sahip ısınlardır (bir atomun boyu kadar).Morötesi (UV) radyasyon: 10 ile 310 nanometre arasında dalga boyuna sahip ısınlardır (yaklasık olarak bir virüs boyutunda). A, B ve C olmak üzere üç kısımda incelenirler. Kısa dalga boylu morötesi ısınlar zararlı olabilirler. Görünür ısık: 400 ile 700 nanometre dalga boyları arasındaki ısınları kapsar (bir molekül ile tek hücreli arası boydadırlar). Isık olarak tanımlanmakta olan elektromanyetik spektrumun bu küçük bölümü insan gözü ile görülebilir. Bu bölümde mor ile baslayan ve kırmızıyla biten renkler vardır. Kızılötesi (IR) radyasyon: 710 nanometreden 1 milimetre arası dalga boylarına sahip ısınları kapsar (iğne ucu ile küçük bir tohum kadar boyları vardır). Mikrodalga radyasyonu: 1 mm ile 1 metre arası dalga boylarına sahip ısınları kapsar. Radarlarda kullanılan çok kısa dalga boyuna sahip radyo dalgalarıdır. Aynı zamanda mikrodalga fırınlarda ve kablo gerektirmeyen uzak mesafe iletisimlerde kullanılır. Radyo dalgaları: 1 milimetreden uzun dalgalardır. En uzun dalga boyuna sahip olduklarından en düsük enerjiye ve sıcaklığa da sahipler. Radyo dalgaları her yerde bulunabilir: Bu dalgaların kaynakları elektrik titresimleridir. Telefon, televizyon ve radyoda bağlantı kablosu gerektirmeden kullanımı sağlar. 

Işık Frekansları

Maxwell elektromanyetik dalgalar kavramını ortaya koyduktan sonra, her şey yerli yerine oturuverdi. Bilim adamları artık dalgaboyu ve frekans gibi terimler ve kavramlar kullanarak eksiksiz bir ışık modeli geliştirebilirlerdi. Bu modele görec ışık dalgaları birçok boyda gelir. Bir dalganın büyüklüğü dalgaboyu ile ölçülür. Dalgaboyu, iki dalga arasındaki tepeden tepeye veya çukurdan çukura olan uzaklıktır. Görebildiğimiz ışığın dalgaboyları 400-700 nanometre arasındadır. (Nanometre metrenin milyarda-biri'dir.) Ama elektromanyetik ışımanın tanımında yer alan dalgaboyları serisinin tümü gama ışınlarında olduğu gibi 0.1 nanometreden, radyo dalgalarında olduğu gibi santimetrelere ve metrelere kadar uzanır.

Işık dalgaları aynı zamanda birçok frekansta gelir. Frekans, belli bir zaman aralığında, genellikle bir saniyede, uzaydaki bir noktadan geçen dalga sayısıdır. Frekansı saniyedeki döngü birimleri (dalgalar) veya hertz olarak ölçeriz. Görünür ışığın frekansına renk adı verilir ve kırmızıda olduğu gibi 439 trilyon hertz'den morda olduğu gibi 750 trilyon hertz'e kadar uzanır. Yine frekanslar serisinin tümü görünür kısmın ötesine uzanır ve radyo dalgalarında olduğu gibi 3 milyon hertz'den küçük, gama ışınlarında olduğu gibi 3 milyar milyar hertz'den (3 x 1019) büyüktür.

Bir ışık dalgasındaki enerji miktarı bu dalganın frekansıyla orantılıdır. Yüksek frekanslı ışığın yüksek bir enerjisi vardır. Düşük frekanslı ışığın ise düşük enerjisi vardır. Böylece, gama ışınları en çok enerjiye sahiptir (ve onları insanlar için bu kadar tehlikeli yapan şeylerden biri budur) ve radyo dalgaları ise en az enerjiye sahiptir. Görünür ışık sözkonusu olduğunda mor en çok enerjiye ve kırmızı en az enerjiye sahiptir.

 

 

Yukarıdaki şekilde görülen frekanslar ve enerjiler serisinin tümü elektromanyetik spektrum olarak adlandırılır. Ama şunu belirtelim ki, bu şekil ölçekli olarak çizilmemiştir ve görünür ışık, spektrumun sadece binde birini oluşturur.

Tartışma sona ermiş görünüyordu, ta ki 20. yüzyıl başlarında Albert Einstein ışığın parçacık olduğu yolundaki eski düşünceyi canlandırıncaya kadar...

Doğru Dalga Boyu

Hem ışık hem de ısı, elektromanyetik ışınım olarak bilinen enerjinin farklı şekilleridir. Elektromanyetik ışınımın tüm farklı şekilleri, uzayda enerji dalgaları şeklinde hareket ederler. Bu, bir gölün üzerine atılan taşların oluşturduğu dalgalara benzetilebilir. Ve nasıl bir göldeki dalgaların farklı boyları olabiliyorsa, elektromanyetik ışınımın da farklı dalga boyları olur.

Işığın Farklı Dalgaboyları
Evrendeki yıldızların ve diğer ışık kaynaklarının hepsi aynı türde ışın yaymazlar. Bu farklı ışınlar, dalga boyuna göre sınıflandırılır. Farklı dalga boylarının oluşturduğu yelpaze ise çok geniştir. En küçük dalga boyuna sahip olan gama ışınları ile, en büyük dalga boyuna sahip olan radyo dalgaları arasında 1025 lik (milyar kere milyar kere milyarlık) bir fark vardır. Konunun ilginç yanı ise, Güneş'in yaydığı ışınların tamamına yakınının, bu 1025 lik yelpazenin tek bir birimine sıkıştırılmış olmasıdır. Çünkü bu daracık alanda, yaşam için gerekli olan yegane ışınlar bulunmaktadır.

Ancak elektromanyetik ışınımın dalga boyları arasında çok büyük farklar vardır. Bazı dalga boyları kilometrelerce genişlikte olabilir. Başka dalga boyları ise, bir santimetrenin trilyonda birinden daha ufaktır. Bilim adamları, bu farklı dalga boylarını sınıflara ayırırlar. Örneğin santimetrenin trilyonda biri kadar küçük dalga boylarına sahip olan ışınlar, gama ışınları olarak bilinir. Bunlar çok yüksek enerji taşırlar. Dalga boyları kilometrelerce genişlikte olan ışınlara ise "radyo dalgaları" adını veririz ve bunlar çok zayıf bir enerjiye sahiptir. Bu nedenle gama ışınları bizim için öldürücü iken, radyo dalgalarının bize hiçbir etkisi olmaz.

Burada dikkat edilmesi gereken nokta, dalga boylarının olağanüstü derecede geniş bir yelpazede dağılmış olmalarıdır. En kısa dalga boyu, en uzun dalga boyundan tam 1025 kat daha küçüktür. 1025, 1 rakamının yanına 25 tane sıfır eklenmesiyle oluşan bir sayıdır. 10, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 şeklinde yazabileceğimiz bu sayının büyüklüğünü daha iyi kavramak için bazı karşılaştırmalar yapmak yerinde olur. Örneğin Dünya'nın dört milyar yıllık ömrü boyunca geçen saniyelerin toplam sayısı, sadece 1017'dir. Eğer 1025  sayısını saymak istersek, gece gündüz hiç durmadan saymamız ve bu işi Dünya'nın yaşından 100 milyon kez daha uzun bir zaman boyunca sürdürmemiz gerekir! Eğer 1025 tane iskambil kağıdını üstüste dizmeye kalksak, Samanyolu Galaksisinin çok dışına çıkmamız ve gözlemlenebilir evrenin yaklaşık yarısı kadar bir mesafe gitmemiz icap eder.

Evrendeki farklı dalga boyları, işte bu kadar geniş bir yelpaze içine dağılmıştır. Ama ne ilginçtir ki, bizim Güneşimiz, bu geniş yelpazenin çok dar bir aralığına sıkıştırılmıştır. Güneş'ten yayılan farklı dalga boylarının % 70'i, 0.3 mikronla 1.50 mikron arasındaki daracık bir sınırın içindedir. Bu aralıkta üç tür ışık vardır: Görülebilir ışık, yakın kızılötesi ışınlar ve biraz da yakın morötesi ışınlar.

Bu üç tür ışık sayıca çok gibi durabilir. Ama gerçekte üçünün toplamı, elektromanyetik yelpazenin içinde tek bir birim yer kaplamaktadır! Bir başka deyişle, Güneş'in ışığının tümü, üstüste dizdiğimiz 1025 tane iskambil kağıdının tek bir tanesine karşılık gelmektedir.

Peki acaba neden Güneş'in ışınları bu daracık aralığa sıkıştırılmıştır?

Cevap son derece önemlidir: Güneş ışığı bu daracık aralığa sıkıştırılmıştır, çünkü Dünya üzerindeki yaşamı destekleyecek olan ışınlar, sadece bu ışınlardır.
İngiliz fizikçi Ian Campbell, Energy and the Atmosphere (Enerji ve Atmosfer) adlı kitabında bu konuya değinmekte ve "Güneş'ten yayılan ışınların, Dünya üzerindeki yaşamı desteklemek için gereken çok dar aralığa sıkıştırılmış olması gerçekten çok olağanüstü bir durumdur" demektedir. Campbell'e göre bu durum, "inanılmaz derecede şaşırtıcıdır".

Şimdi ışığın bu "inanılmaz derecede şaşırtıcı" yapısını biraz daha yakından inceleyelim.

Morötesinden Kızılötesine

Işığın 1025 farklı dalga boyunda olabileceğini belirttik. Bu dalga boylarının farklı enerji seviyeleri taşıdığına da değindik. Bu enerji seviyelerini incelediğimizde, farklı dalga boyundaki ışınların, madde ile temas ettiklerinde çok farklı etkiler meydana getirdiğini görürüz.

Elektromanyetik yelpazenin kısa dalga boyuna sahip ışınlarının ortak özelliği, çok yüksek enerji taşımalarıdır. Gama ışınları, X ışınları ve morötesi (ultraviyole) ışınları olarak bilinen bu ışınlar, atomlarla ya da moleküllerle karşılaştıklarında, yüksek enerjileri nedeniyle onları parçalarlar. Karşılarına çıkan maddeyi, mikro düzeyde, "delik deşik" ederler.

Öte yandan, daha uzun dalga boyuna sahip olan ışınlar ise, ki bunlar kızılötesinden başlar ve radyo dalgalarına kadar gider, çok az enerji taşıdıkları için, madde üzerinde önemli bir etki oluşturmazlar.

"Madde üzerinde önemli etki" dediğimiz şey ise, kimyasal reaksiyonlardır. Bilindiği gibi kimyasal reaksiyonların önemli bir bölümü, ortama enerji girişi ile mümkün olur. Bu gerekli enerji miktarına, "aktivasyon enerjisi" denir. Bu enerji miktarından daha azı ya da fazlası işe yaramayacaktır.

1. Morötesi
2. Görünen ışık
3. Kızılötesi
y. Güneşin yaydığı ışının yoğunluğu
x. Dalgaboyu (mikron)
Güneş ışınlarının hemen hepsi, 0.3 mikron ile 1.50 mikron arasındaki daracık bir dalga boyu aralığına sıkıştırılmıştır. Burada yakın morötesi ışınlar, görülebilir ışık ve kızıl ötesi ışınlar yer alır.

İşte elektromanyetik yelpazenin içinde yer alan çok farklı ışınların sadece çok küçük bir kısmı, bu "aktivasyon enerjisi"ne eşit bir enerjiye sahiptir. Dalga boyları 0.70 mikron ile 0.40 mikron arasında değişen bu ışınların hangi ışınlar olduğunu anlamak isterseniz, biraz başınızı kaldırıp etrafı seyredebilirsiniz. Çünkü bu ışınlar, şu an görmekte olduğunuz "görülebilir ışık"tır. Bu ışınların etkisiyle gözünüzde kimyasal reaksiyonlar oluşmakta ve zaten bu sayede görmektesinizdir.

"Görülebilir ışık" olarak adlandırılan bu ışınlar, elektromanyetik yelpazenin 1025'te 1'inden bile daha az bir aralıkta olmalarına rağmen, Güneş ışınlarının toplam % 41'ini oluşturur. Tanınmış fizikçi George Wald Scientific American dergisinde yayınlanan "Life and Light" (Yaşam ve Işık) adlı ünlü bir makalesinde bu konuyu ele almış ve "biyolojik kimyanın enerji ihtiyacı ile Güneş ışınımı arasındaki olağanüstü uyum"u vurgulamıştır. Gerçekten de Güneş'in yaşama bu kadar uygun bir ışık yayması, olağanüstü bir tasarımdır.

Peki Güneş'in geriye kalan ışınları ne özelliğe sahiptir?

Bunu incelediğimizde, Güneş'in görülebilir ışık dışında kalan ışınlarının çok büyük bölümünün "yakın kızılötesi" dediğimiz alanda kalan ışınlar olduğunu görürüz. Yakın kızılötesi alanı, görülebilir ışığın bittiği noktada başlar ve çok daracık bir aralığı içine alır. Bu aralık da, yine elektromanyetik yelpazenin 1025'te 1'inden bile daha dar bir aralıktır.

Acaba bu yakın kızılötesi ışınları neye yarar? Bu kez bu ışınların neye yaradığını görmek için başınızı kaldırıp etrafı seyredemezsiniz, çünkü bunlar görülemeyen ışınlardır. Ama göremediğiniz bu ışınları güneşli bir yaz ya da bahar gününde kolaylıkla hissedebilirsiniz. Dışarı çıkıp yüzünüzü Güneş'e doğrultun, yüzünüzde hissedeceğiniz ısı, kızılötesi ışınların yaptıkları etkidir.

Kızılötesi ışınlar ısı enerjisi taşırlar ve dolayısıyla Dünya'nın ısınmasını sağlarlar. Yani onlar da, yaşam için en az görülebilir ışık kadar zorunludurlar. Ve Güneş, tam da bizim için gerekli olan bu ışınları yaymak için yaratılmıştır: Güneş ışınlarının çok büyük bir bölümü, bu iki tür ışından oluşur.

Peki acaba Güneş'in geriye kalan ışınları nelerdir? Ve bu ışınların bize bir yararı var mıdır?

Güneş'in yaydığı ışığın içinde oranı en düşük olan üçüncü grup ışınlar, "yakın morötesi" ışınlardır. Morötesi ışınlar, temelde yüksek enerji taşıyan, dolayısıyla yaşam için zararlı ışınlardır. Ancak Güneş'in yaydığı morötesi ışınlar, morötesinin en "zararsız" kısmında, yani görülebilir ışığın hemen yanıbaşında yer alan ışınlardır. Bu ışınlar ise, mutasyon ve kanser gibi zararlı etkilerine rağmen, çok önemli bir ayrıntı nedeniyle yaşam için gereklidirler. Bu daracık aralık içindeki morötesi ışınlar, insanda ve diğer omurgalılarda, D vitamininin sentezi için gereklidirler. D vitamini vücuttaki kemiklerin oluşumu ve beslenmesi için zorunludur. Bu nedenle uzun süre Güneş ışığından uzak kalan kimselerde D vitamini eksikliği ve buna bağlı kemik hastalıkları baş gösterir

Kısacası Güneş'in yaydığı ışınların tümü, insan yaşamı için gerekli ışınlardır. Güneş ışınları, elektromanyetik yelpazenin içinde yer alan 1025 farklı dalga boyundan sadece tek bir aralık içine sıkıştırılmıştır ve bunlar da, ne ilginçtir ki, tam bizim ısınmamızı, görmemizi ve diğer vücut fonksiyonlarını gerçekleştirmemizi sağlayan ışınlardır.

Yaşam için kitabın önceki bölümlerinde bahsettiğimiz tüm gerekli koşullar gerçekleşmiş olsa bile, yalnızca Dünya 1025'lik yelpazenin herhangi başka bir aralığındaki ışınlara maruz kalsaydı yaşam yine olamazdı. İnsanın varlığı için 1025'te bir ihtimallik bu koşulun da sağlanmış olmasının tesadüf mantığıyla açıklanması elbette mümkün değildir.

Bu arada bu ışınların bir başka özelliğini daha belirtmek gerekir: Bu ışınlar, aynı zamanda bizi beslemektedirler de!

 

Elektromanyetik Spektrum Nedir?


Elektromanyetik tayf ya da elektromanyetik spektrum (EMS), görülebilen ışık ve görünemez ışın türlerinin dalga boyu veya frekanslarının tayftaki rölatif yerlerine ifade etmek için kullanılan bir kavramdır. Kısaca; elektromanyetik spektrum, dalgaların dalgaboyu sırasına göre dizilişidir. Işık veya ışın yayan bütün maddelerin ışımaları cam prizmalardan veya daha karmaşık mekanizmalardan geçtiklerinde dalga boylarına göre ayrışarak tayf adı verilen çeşitli izler oluştururlar. Bu sayede çok uzun radyo dalgaboylarından, çok kısa gama ışınlarına kadar değişen radyo dalgaları belirlenebilir.

Ayrıca; elektromanyetik spektrum (tayf) ölçümüyle kimyasal çözümleme, bir nesnede hangi elementlerin bulunduğu, yıldızların maddesel yapısı hakkında da bilgi sahibi olunabilir. Örnek; yağmur damlalarına çarparak kırılan güneç ışınları da dalga boylarına ayrılarak çeşitli renklerde gözüken ışık tayfına, gökkuşağına sebep olur.


Elektromanyetik Spektrum Nasıl Oluşur?

Her elementin atom yapısı farklıdır. Bir elementin atom yapısındaki çekirdek tanecikleri, öteki elementlerin atom yapısından farklı olduğu için kendine özgü dalgaboylarıyla farklı tayf çizgileri oluşturur.

 

 Elektromanyetik Spektrum Çizelgesinde Dalga Boyları Sıralaması:

Kozmik ışınlar

 Gamma ışınları

X ışınları

Morötesi ışınlar

Güneş ışınları (Görülebilir ışık)

Kızılötesi ışınlar

Mikrodalga ışınlar

Radyo dalgaları

Çok uzun dalgalar

Kozmik ışınlar: Uzaydan, yeryüzüne ulaşan elektron ve ağır parçacık sağanağıdır. Dalga boyu 0,0001 – 0,00001 nanometre civarında olan ışın türüdür. İnsan sağlına zararlıdır ancak doz çok düşük olduğunu için etkisi olduğu söylenemez.

Gamma ışınları: Atom bombası, bazı şimşekler ve ışın tedavisinde kullanılan cihazlar tarafından oluşturulan ışınım türüdür. Dalga boyu 0,0001 – 0,001 nanometre civarındadır. Kanser tedavisinde kanserli hücreleri yok etmek için de gamma ışınlarından yararlanılır. İnsan sağlına son derece zararlı gözle görünmez ışımadır. Atom bombaları ve çok nadir de olsa bazı şimşekler gamma ışınlarına sebep olurlar.

X ışınları: Röntgen ve tomogrofi gibi tıbbi görüntüleme cihazlarında kullanılan bir ışın türüdür. Dalga boyu 1 nanometre civarındadır. İnsan sağlığına son derece zararlı ışınlardır.

Morötesi ışınlar: Güneşten gelen gözle görülemeyen ışınlardır. Güneşten gelen ışınların %7 morötesi ışındır. Yeryüzündeki bakterileri öldürmeyi sağladığı gibi vücudun D vitamini üretmesini de sağlar. Ancak tavsiye edilenden daha uzun bu ışınlara maruz kalmak güneş yanıklarına da neden olmaktadır. Bu tip ışınlar bulutlardan tamamen geçerek insan sağlığına zarar verirler. İnsan sağlığına zararlı olduğundan, bu ışınlardan korucu giysi ve güneş kremleri kullanılmalıdır.


Görünür ışık: Güneş ışığı, ampul ışığı, mum ışığı, ateş ışığı gibi, insan gözünün görebildiği tüm ışıkları kapsar. Güneşten gelen ışınların %46 görünür ışıktır.


Kızılötesi ışınlar: Isıya sahip her canlı ve cansız madde kızılötesi ışımaya sahiptir. Güneş ışınların %47 kızılötesi ışınlardan oluşur. Güneşten gelen yüksek dozda kızılötesi ışınlar insan sağlığına zararlıdır.


Mikrodalgalar: Elektromanyetik dalganın dalga boyunun 1 metreden kısa olduğu frekanslar için mikrodalga terimi kullanılır. Telsiz, telgraf, telefon, cep telefonu, radar, mikrodalga fırın, kablosuz internet, kablosuz kulaklık ve kablosuz diğer elektronik cihazlarda mikrodalgalar kullanılır. İnsan sağlığına zararlı olduğunu gösteren bilimsel araştırmalar mevcuttur.


Radyo dalgaları: 1 metre ile 100 metre arasındaki elektromanyetik dalga boyları, radyo dalgaları olarak adlandırılır. Radyo alıcı-vericileri, TV alıcı-vericileri, cep telefonları, MR (emar), kablosuz bağlantılar, vb. cihazlar radyo dalgalarını kullanarak çalışır.
 



Işık, esasında doğrusal dalgalar halinde yayılan elektromanyetik dalgalara verilen addır. 380nm ile 780nm dalga boyları arası gözle görülebilir. Bu nedenle spektrumun bu bölümüne görünen ışık (visible light) adı verilir. Ancak bilimsel terminolojide gözle görünmeyen dalga boylarına da ışık denilebilir. Işığın özellikleri, radyo dalgalarından gamma ışınlarına kadar uzanan elektromanyetikdalganın boyuna göre değişir. Başka bir ifadeyle; ışık, maddenin fiziksel ve kimyasal yapısında atomik düzeyde meydana gelen bir enerji yayınımıdır.

Elektromanyetik spektrum üzerinde “görünen ışık” dalgaboyu aralığı

Kaynağından çıktıktan sonra hem madde hem dalga özellikleri göstererek tüm yönlerde ilerler. Dalga özelliği taşıdığı için tüm dalgalar gibi 1) dalgaboyu ve 2) frekans (salınım sıklığı) özelliklerine sahiptir. Dalgaboyu, bir dalga görüntüsünün tekrarlanan birimleri arasındaki mesafe, başka bir deyişle, komşu iki dalganın tepe noktaları arasındaki uzaklıktır. Dalgaboyu genelde Yunanca lamda (λ) ile gösterilir. Dalgaboyu frekans ile ters orantılıdır. Dolayısıyla dalgaboyu uzadıkça frekans azalır. Işığın yayılma hızı, dalgaboyu ve frekans değerleri çarpılarak bulunur. Aşağıdaki tabloda görünen ışığın veya renklerin dalgaboyu ve frekans değer aralıkları görülmektedir. Günışığının frekansı yaklaşık 600 milyardır. Yani kaba bir ifadeyle günışığı saniyede 600 milyar kez yanıp söner.



Işık dalgaboyu ve frekans aralıkları

Işığın boşlukta yayılma hızı saniyede 300.000 kilometreye yakındır. Işık farklı yoğunlukta ortamlarda farklı hızlarla ilerler. Bir nesnenin görülebilmesi için ya kendisinin bir ışık kaynağı olması ya da yüzeyine çarpan ışığı yansıtması gerekir.
Işığın ve tüm diğer elektromanyetik dalgaların temel olarak üç özelliği vardır: 1) Frekans; 2) Şiddet; 3) Polarite.

Frekans, dalgaboyu ile ters orantılıdır ve insan gözü tarafından renk olarak algılanır.

Şiddet, genlik olarak da geçer ve insan gözü tarafından parlaklık olarak algılanır.

Polarite, titreşim açısıdır ki normalde insan gözü tarafından algılanmaz.

Işık, pratikte ikiye ayrılır:

1) doğal ışık (günışığı, ayışığı vb.) ve 2) yapay ışık (lamba vb.)
Işık üç ana grupta incelenebilir: 1) direkt ışık, 2) yansıyan ışık ve 3) filtrelenmiş ışık.

Fotoğrafta ışığın dört temel özelliğinden söz edilebilir: 1) parlaklık, 2) yön, 3) renk ve 4) kontrast.

Işığın fotoğrafta dört temel fonksiyonu vardır:

1) konuyu aydınlatır, 2) hacim ve alan derinliğini belirler, 3) psikolojik etkiye neden olan atmosferi etkiler ve 4) aydınlık ve karanlık bölgeler yardımıyla desenler oluşturur.

Renk (Işık Frekansı)

Renk, ışığa ait farklı dalgaboylarının göz retinasına ulaşmasıyla ortaya çıkan bir algılamadır. Bu algılama, ışığın yüzeylere çarpması ve kısmen soğurulup kısmen yansıması yüzünden çeşitlilik gösterir. Ortaya çıkan çeşitlilik, renkler ve renk tonları olarak adlandırılır. Tüm dalga boyları aynı anda retinaya ulaşırsa beyaz, hiç ışık ulaşmazsa siyah algılanır. Kısaca renk ışıktır denebilir. Çünkü ışığın olmadığı yerde en renkli nesneler bile siyaha dönüşürler veya hiç görünmezler. “Renk aslında var ama ışık olmadığı için görülemiyor” şeklinde bir ifade kabul edilemez. Örneğin; beyaz bir bina günışığında beyazdır. Gece kırmızı spotla aydınlatıldığında kırmızı, mavi spotla aydınlatıldığında mavi görünür. Nesnenin rengi o nesneyi görmemizi sağlayan ışıkla birlikte değişir.

 

 

Işık Enerjisi:

Doğada temel enerji ışık enerjisidir.Güneşteki nükleer patlamalar sonucu Helyum atomları oluşurken bir enerji açığa çıkar.Bu enerjinin küçük bir kısmı güneş ışınlarıyla dünyaya ulaşır.

Güneş ışığı dünyaya farklı dalga boylarında gelir. Işığın kısa ve uzun dalga boylarına göre sıralanmasına elekromanyetik spektrum denir. İnsan gözü 3900 ve 7600 A° arasındaki dalga boylarını ayırt edebilir. Her dalga boyunun oluşturduğu bir ışık rengi vardır. Görebildiğimiz renkler;mor, mavi,yeşil, sarı, turuncu ve kırmızıdır. Kırmızıdan daha uzun dalga boylarına kızıl ötesi ışınlar denir.Mordan daha kısa olanlara ise mor ötesi ışınlar denir.Kısa dalga boyundaki ışınlar ve daha fazla enerji yüklüdürler.Genellikle daha zararlıdırlar.
 


Renkler arasındaki farkın nedeni

Maviden kırmızıya uzanan renkleri birbirinden farkı görünmesini nedenine bakarsak cevabın ışığın dalga modelini kullanarak bulunacağını görebiliriz.Tabi bunu açıklarken aynı zamanda göremediğimiz ışık türleri olan (radyo dalgaları-x ışınları gibi) elektromanyetik dalgalarıda açıklamış olacağız.


Işık dalgalardan oluşuyorsa farklı ışık türleri (renkler gibi) farklı dalgalardan oluşur. Yani renkleri birbirinden ayıran şey ışığın dalgaboyudur.Mesela ışığın dalgaboyu 700 nanometre ise kırmızı renkde dalgaboyu 400 nanometre ise mor renkte görülür.Dalgaboyundaki her değişiklik renk tonunun değişmesine yol açar.


Bunu anladıktan sonra diğer elektromanyetik dalgalardan bahsedebiliriz.Işık aslında elektromanyetik dalga ailesinin küçük bir kısmıdır sadece.İnsan gözü bu dalgaların sadece 380-760 nanometre arasındakileri farkedebilir.Ve bu farkettiği dalgalara da ışık adını vermiştir.Göremediğimiz kısımda ise radyo dalgaları- x ışınları, infrared gibi diğer elektromanyetik dalga türleri vardır.Mesela televizyon kumandaları aslında infrared ışın yayar ama bunu biz göremeyiz.Çünkü dalgaboyu bizim görme sınırımız olan kırmızıdan daha büyüktür, benzer şekilde ultraviyole ışınlarını da açıklayabiliriz.Sahillerde tenimizin kararmasına yol açan bu ışın görme sınırımızın diğer ucunda olan mor ışıktan biraz daha küçük dalgaboyuna sahiptir.Biz gözlerimizle etrafımızdaki herşeyi gördüğümüzü sanarken aslında herşeyin çok az bir dilimini görebiliyoruz.
 

 


Özellikle optikle uğraşan fizik laboratuvarlarında ya da dalgalar çalışmakta olan bir fizik öğrencisinin defteri arasında bulunabilir. Elektromanyetik spektrum, mevsimlerin ve ayların sıralanışı gibi dalga boylarına göre elektromanyetik dalgaları sınıflandırır. Birçok fizikçi için elektromanyetik dalgalar konusunda en önemli referanstır ve elektromanyetik spektrum da mevsimler gibi süreklidir. Ağustos bitip eylül başlarken birdenbire sonbahar iklimi yaşanmadığı gibi mikrodalgadan radyo dalgalarına geçerken de dalgaların özellikleri birdenbire değişmez. Sınıflandırmalar her ne kadar keskin gibi görünse de geneldir ve bir bütünlük arz eder. Onu ayıran tek şey çizimine başlandığı zamandan bitirilene kadar yaklaşık 250 sene geçmesidir!

Elektromanyetik spektrum, oluştuğu tarihsel süreçle, sunduğu bilgiyle ve bir başvuru kaynağı olmasıyla periyodik cetvelle de yakın akrabadır. Çok rahatlıkla söylenebilir ki, bir kimyacı için periyodik cetvel ne ise, bir fizikçi için elektromanyetik spektrum odur. Genelde periyodik cetvelden daha az bilinir çünkü temel fizik eğitiminin üstüne çıkıldığında öğretilir. Fakat göreceksiniz ki onu anlamak için sanıldığı kadar yüksek bir fizik bilgisine ihtiyaç yoktur.

Elektromanyetik spektrumu anlamak şüphesiz onu oluşturan 250 yıldan bahsetmeden pek mümkün değil. Birlikte, bu iki buçuk asırlık tarihsel süreci işlerken, bir kez daha bilimin katlanarak ilerlediğine ve bilimsel atılımların yüzyıllara uzanan sabırlar gerektirdiğine şahit olacağız.

Tarihsel Süreç

Aristo’dan bu yana beyaz ışığın kendi başına bir renk olduğuna inanılıyordu. 1666 yılında karanlık bir odada yaptığı prizma deneyiyle Newton, sanıldığı gibi olmadığını, beyaz ışığın aslında tüm renklerin bir karışımı olduğunu gösterdi. Newton bu deneyde tamamıyla gökkuşağının oluşumunu açıklayabilmeyi amaçlıyordu. Bunun için yapay bir gökkuşağı oluşturdu. Güneş 1ışığını küçük bir delikten geçirerek odaklandırdı ve doğruca yağmur damlası görevi görecek olan prizmaya gönderdi. Prizmadan geçen beyaz ışık yansıdığı yüzeyde yapay bir gökkuşağı oluşturuyordu. Peki, ne oluyordu da beyaz ışığın prizmadan geçmesiyle bilinen tüm renklerin sürekli bir spektrumu oluşuyordu? Bu soru ışığın yapısının henüz anlaşılamadığı bir dönemde yaşamış olan Newton için cevaplandırılmaktan hayli uzaktı. 1801 yılında Young’ın yaptığı çift yarık deneyiyle dalga olduğu kanıtlanan ışığın, prizmadan geçerken, dalga boyuna göre farklı açılarla kırıldığı ve böylece renklerine ayrıldığı anlaşıldı.

Newton, karanlık odada, prizmada kırılıp duvara yansıyan ışığı izlerken tarihin ilk elektromanyetik spektrumunu seyrettiğinin farkında değildi. Henüz bilimsel araştırma tekniklerinin içinde hangisinin doğru olduğunun bile tartışıldığı bir dönemde hiç kuşkusuz bu farkındalık beklenmeyecek bir atılım olurdu. O dönemlerde ışığın yapısının anlaşılması bir yana dursun, hala birçok kişi görme olayının gözün bir ışık kaynağı olarak kabul edilmesiyle açıklanabileceğine inanıyordu! Hal böyleyken Newton’un saçılan ışıklarının aslında mini bir elektromanyetik tayf olduğunun anlaşılabilmesi için yaklaşık 200 yıl geçmesi ve Maxwell’in ışığın bir elektromanyetik dalga olduğunu ortaya koyması gerekecekti.


Newton’un prizma deneyiyle oluşturduğu ışık tayfı.

Tayfın gerçekte bu kadarla sınırlı kalmadığına yönelik ilk çalışma 1800’de William Herschel’den geldi. Herschel, Newton’un prizmada kırılan ışıklarını bir termometreyle incelemeye karar verdi ve sırasıyla prizmada ayrışan bütün renklerin sıcaklıklarını ölçtü. Kırmızı rengin ölçümünü aldıktan sonra çok ilginç bir şeyle karşılaştı. Termometrenin, kırmızı rengin ötesinde de yükseldiğini gördü! Bu durum kırmızı rengin ötesinde onun görmediği ama termometrenin algıladığı bir ışımanın varlığına işaretti. Onu son derece şaşırtan bu kırmızı ötesi ışıma türüne “kalorifik ışınlar” ismini verdi. 19. yüzyılın sonlarında bu ışıma türü için kızılötesi terimi daha sıklıkla kullanılmaya başlandı ve öylede kabul gördü.

1800’de Herschel’in kızılötesi keşfiyle birlikte “görünmeyen” ışınımların da var olabileceği anlaşıldı ve izleyen yıllarda bilim adamları görünmeyen ışımalara karşı ilk şaşkınlıklarını üzerlerinden atmışlardı. Herschel’in keşfinin hemen sonrasında, 1801 yılında, Alman fizikçi Johann Wilhelm Ritter ışık tayfının kırmızı ötesinde ayrı bir ışıma türü varsa, mor ötesinde de başka bir ışıma türü olabileceğini düşündü. O yıllarda ışığın gümüş klorürü kararttığı biliniyor ve bu teknik fotoğrafçılıkta kullanılıyordu. Ritter, gümüş klorürü tayfın farklı renklerini kullanarak kararttı ve bunu yaparken geçen süreyi ölçtü. Kırmızıdan mora giderken ışığın enerjisi arttığından gümüş klorürün kararma süresi de kısalıyordu. İnsan gözünün göremediği mor ötesinde ise, kararma işlemi tayfın diğer tüm renklerinden daha hızlı gerçekleşiyordu. Ritter, bu deneyle morötesindeki ışıma türünü keşfetmiş oldu. Bu ışımaya, kimyasal bir yolla tespit etmesinden olacak ki, “kimyasal ışınlar” ismini verdi. Fakat yine ilerleyen yıllarda bunun yerine morötesi terimi kullanılmaya başlandı.

Tayfın iki ucunda da görünmeyen ışıma türlerinin keşfedilmesi birçok bilim adamında onun tamamlandığı izlenimini uyandırmıştı ve ışık tayfı, tabiri caizse işi bitmiş olarak kaldırılıp bir kenara konmuştu. Fakat Michael Faraday’ın elektromanyetizma alanındaki ilerleyişi, ışığın bambaşka gizemlere gebe olduğuna işaret edecekti.

Faraday’ın 1845 yılında yaptığı “Faraday etkisi” ismiyle bilinen keşfe göre ışığın, bir manyetik alan içerisinden geçerken polarizasyon açısı (polarize ışığın, dielektrik yüzeyden, yansıyan bileşen olmadan geçtiği özel açı) değişiyordu. Bu olay ışığın elektromanyetizmayla ilişkili olduğuna işaret eden ilk delildi. 1860’lı yıllarda James Clerk Maxwell’in matematiksel zemine oturtarak ayakları yere basar hale getirdiği elektromanyetik kuramın ışıkla olan bağlantısı tüm açıklığıyla gün yüzüne çıktı. Maxwell, elektromanyetik dalga denkleminin işaret ettiği dalga hızını hesapladığında şaşırtıcı bir sonuçla karşılaştı: 300 000 km/s. Yani ışığın boşluktaki hızı. Öyle ki ışığın hızını veren değerler, ışıkla hiçbir ilgisi olmayan birtakım deneyler sonucu elde edilmiş elektrik ve manyetik sabitlerdi. Bunlar sonucunda ışık hızının elde edilmiş olması, elektromanyetik dalgaların ışık hızıyla ilerlediğinin yanı sıra ışığın da bir elektromanyetik dalga olduğunu fısıldar gibiydi. Maxwell, bu ilişkinin yalnızca tesadüften ibaret olamayacağını düşünerek 1865’te ışığın bir elektromanyetik dalga olduğunu ileri sürdü. Nitekim onun teorik keşfinin ardından yapılan deneysel çalışmalar, ışığın, bir elektromanyetik dalganın karakteristik özelliği olan elektrik ve manyetik alan salınımlarına sahip olduğunu ortaya çıkardı.

Maxwell’in olağanüstü keşfi, elektromanyetik kuramı ana hatlarıyla oluşturmakla birlikte, elektromanyetik spektrumun varlığının ilk göstergesiydi. Kuram, spektrumun öyle sanıldığı gibi kızılötesi, görünür ışık ve morötesi ışımadan ibaret olmadığını söylüyordu. Zira denklemler baz alınarak spektrumun her bölgesini oluşturmak mümkündü. Geriye kalan tek şey diğer tüm elektromanyetik dalgaları deneysel olarak keşfetmekti.

Keşifler birbiri ardına gelmekte gecikmedi. İlk olarak 1888’de Heinrich Hertz, basit bir elektriksel salınımla spektrumun kızılötesi tarafında düşük enerjili radyo dalgalarını keşfetti ve bu dalgaların Maxwell’in teorisinde olduğu gibi ışık hızında ilerlediklerini doğruladı. Çalışmalarını ilerleten Hertz, radyo dalgalarıyla kızılötesi arasında radyo dalgalarına göre daha yüksek enerjili olan mikrodalga bölgesi elektromanyetik dalgaları da elde edebilmeyi başardı. Hertz’in ortaya koyduğu bulgularla spektrumun kızılötesi tarafındaki elektromanyetik dalgalar tamamlanmış oluyordu.

Spektrumun yüksek enerjili morötesi tarafındaki keşifler daha sonra geldi. 1895’te Wilhelm Röntgen, o dönemlerde fizikçilerin çokça üstünde çalıştığı Crookes tüpüyle deneyler geliştirirken yeni bir ışıma türü keşfetti. Bu ışımanın sınıflandırmada nereye ait olduğunu bilmediğinden ona X-ışınları demeyi uygun gördü. Onun bu keşfi günümüzde tıbbi alanda halen kullanılmakta olan yeni bir tanı yöntemini beraberinde getirirken, Röntgen’e de 1901’de tarihin ilk Nobel Fizik ödülünü kazandırdı.

Elektromanyetik spektrumun son parçası olan yüksek enerjili gama ışınlarının keşfi 1900’de Paul Villard’dan geldi. Villard, radyoaktif bir çekirdeğe sahip olan radyum atomunun yaydığı radyasyonu incelerken daha önceden bilinen alfa ve beta ışımalarının dışında henüz keşfedilmemiş yüksek enerjili bir ışıma türüyle karşılaştı. Bu yüksek enerjili ışımaya “Villard ışıması” ismini verdi fakat 1903 yılında, alfa parçacığının kaşifi Ernest Rutherford, bu ismin takip eden analojiye uygun olmadığını ve Villard’ın keşfettiği ışıma türüne gama ismi verilmesinin daha uygun olacağını belirterek bu ışıma türünün gama ismini almasını sağladı.

1666’da Newton’la, bilim adamlarının ilk kez karşısına çıkan elektromanyetik spektrum yaklaşık 250 yıllık bilimsel bir maceranın sonunda Villard’ın gama ışınlarını keşfiyle tamamlanmış oluyordu. Artık tamamlanan spektrum, laboratuvar duvarlarındaki ve fizik öğrencilerinin defterleri arasındaki yerini almaya hazırdı.


Bugünkü Haliyle Elektromanyetik Spektrum

Spektrum (tayf) kelime anlamı itibariyle, birtakım fiziksel gerçeklerin sürekli bir şekilde birbiri ardına sıralanmasıdır. Elektromanyetik spektrum denildiğinde fiziksel gerçekliğimiz kuşkusuz elektromanyetik dalgalardır ve onu önemli kılan şey de budur.

Elektromanyetik dalgalar artan teknolojiyle birlikte her geçen gün hayatlarımızda daha fazla yer ediyor. Öyle ki bilimin dâhiyane çabalarla tanıyıp spektrumdaki yerine yerleştirdiği bu dalgalar, uzaktaki bir sevdiğinizin sesini birkaç tuşa basarak duyabilmenizi, artmış yemeğinizi ısıtabilmenizi ve etrafınızı görebilmenizi sağlıyor! Hayatlarımız onlarla iç içe geçmiş durumda. İşte elektromanyetik spektrum, her alanda karşımıza çıkan bu dalgaları onların belli özelliklerine göre sınıflandırıyor ve bizlere onlarla ilgili teknik bazı bilgiler sunuyor.

Peki, tam olarak nedir bu elektromanyetik dalgalar? Spektrum onları hangi özelliklerine göre sınıflandırır ve nasıl böylesine hayatımızın içindeler? Tüm bu soruların cevapları ve elektromanyetik spektrumu daha iyi anlayabilmek için elektromanyetik dalgalara daha yakından bakalım. Fakat önce dalgalar ile ilgili birkaç basit tanımı ele almalıyız.

Dalgalar

Konu dalgalar olduğunda verilen ilk örnek su dalgalarıdır. Durgun bir göle attığınız taşın suda, merkezinden genişleyerek yayılan halkalar şeklinde dalgalar oluşturduğunu mutlaka gözlemlemişsinizdir. Bu dalgalar yalnızca suda değil, ses olarak havada, hatta deprem olarak hissettiğimiz dalgalar dünyanın yerkabuğunda yayılırlar. İncelediğimiz elektromanyetik dalgalarda dâhil olmak 4üzere birbirinden farklı tüm bu dalgaların ortak bazı özellikleri var. Bu özellikler elektromanyetik spektrumdaki sınıflandırmanın da ana öğesi konumunda.

Dalgalar, uzayda yayılan ve enerjinin taşınmasını sağlayan titreşimlerdir. Onları tanımlayan sihirli sözcük enerji transferidir ve bu durum elektromanyetik dalgalarda bilgi transferini de açıklayan bir özelliktir. Dalgalar, kendini tekrarlayan, periyodik bir yapıda (keman sesi) olabilecekleri gibi, tek seferlik, periyodik olmayan (patlama sesi) yapıda da olabilirler. Bütün dalgalar, dalgaboyu, frekans, periyot gibi birbirleriyle bağlantılı ve sadece dalgalara özgü kimi özellikler barındırırlar.

Bir dalganın birbirini izleyen iki eş noktası arasındaki (iki tepe, iki çukur..) uzaklığa dalgaboyu denir. Dalgaboyu bir dalganın en önemli özeliğidir ve elektromanyetik dalgalar için sınıflandırma sadece bu bilgiyle dahi yapılabilir.

Periyot, dalganın, tek bir salınım için harcadığı zamandır. Birimi saniyedir. Frekans ise bunun tam tersi olup dalganın bir saniyedeki salınım sayısıdır. Tüm bu tanımlar, dalgaları tanımamıza yarayan, parmak izi gibi bir ayırt edici özellik oluştururlar. Aynı zamanda bu tanımlar birbiri ile sıkı bir bağlantı içindedir. Öyle ki, periyot ve frekans birbirinin tersidir ve dalganın hızı, tanımlardan da anlaşılacağı üzere dalgaboyu ve frekansın çarpımına eşittir. Dalga hızı kavramı akılcı bir yaklaşıma da uyar; dalgaboyu sabit olmak üzere frekans ne kadar büyükse veya frekans sabit olmak üzere dalgaboyu ne kadar uzunsa dalga o kadar hızlı ilerler.

Elektromanyetik Dalgalar

Elektromanyetik dalgalar genel dalga tanımına tamamıyla uymakla birlikte barındırdıkları birkaç farklı ayrıntıyla özelleşirler. Onlar üç boyutludur! Bir elektromanyetik dalgayı yalnızca iki koordinat kullanarak çizmekte zorlanabilirsiniz. Çünkü o, hem elektrik alan hem de manyetik alan olmak üzere iki bileşen barındırır ve ilerleme doğrultusu üçüncü boyutu oluşturur.


Faraday’dan beri biliyoruz ki değişen bir elektrik alan manyetik alan, değişen bir manyetik alan da elektrik alan yaratır. Bir elektromanyetik dalga oluşturmak için elektrik alanda bir salınım oluşturup ayrıyeten bir de bunu manyetik alan için yapmanız gerekmez. Elektrik alanda meydana getirdiğiniz salınım, manyetik alan bileşenini otomatikman meydana getirir. Bu özelliğiyle bir elektromanyetik dalga birbirini yaratan iki bileşeniyle uzayda sürekli bir salınım halindedir ve Maxwell’in denklemleriyle ortaya çıkan gerçeğe göre bütün elektromanyetik dalgalar c ile gösterilen ışık hızıyla yayılır.

İncelediğimiz elektromanyetik dalgalar, elektromanyetik spektrumda dalgaboylarına göre sıralanmıştır. Bu sıralama süreklidir yani arada herhangi bir şekilde hiçbir boşluk yoktur. Dalgaboyuna göre sıralanan ışımalar, dalga hızı formülüne göre dolaylı olarak ikinci bir ifadeye göre daha sıralanmış olur. Elektromanyetik dalgaların tümünün yayılma hızı ışık hızı gibi bir sabit değere eşit olduğundan, hızın çarpımını veren dalgaboyu ve frekans değerlerinin ters orantılı olacağı rahatlıkla anlaşılabilir. Yani spektrumda dalgaboyunun artışı frekansın azalması, frekansın artması dalgaboyunun azalması demektir.


Bu versiyonda elektromanyetik dalgaların dalgaboyu özellikleri hayatın içinden örneklerle betimlenmiş. Görüyoruz ki, spektrumun bir gökdelen boyundaki radyo dalgalarından atomik ölçülere kadar giden geçerliliği, önümüze oldukça şaşırtıcı ve bir o kadar da anlamaya değer bir tablo çıkarıyor.

Elektromanyetik spektrumu çözümledikten sonra elektromanyetik dalgaların her birinin nasıl üretildiklerine, kullanım alanlarına ve hayatımızdaki yerlerine tanımlar oluşturarak bakalım:

Radyo dalgaları: Dalgaboyu 1 milimetreden uzun elektromanyetik dalga sınıfıdır. Spektrumda en uzun dalgaboyuna sahiptirler ve dolayısıyla en düşük frekanslı dalgalardır. Bir elektrik titreşimiyle üretilebilir ve evrenin her yerinde bulunabilirler! Süpernova patlamalarının kalıntılarında bile karşımıza çıkabilir. Bu nedenle evrenin uzak köşelerinden gelen radyo dalgalarındaki soğurma tayfı incelenerek bazı yıldız ve gezegen oluşumlarının madde yapısı anlaşılabilir. Evrenin oluşumunu açıklayan büyük patlama kuramıyla ilgili en önemli kanıtlardan biri olan 1.9 mm dalgaboylu arka plan ışıması bu dalga sınıfına ait bir ışımadır.

Mikrodalga radyasyonu: Radyo dalgaları sınıfının 1 mm ile 1 metre arası dalgaboylarını kapsayan bir alt sınıfıdır. Elektrik devrelerinde magnetron ve klystron gibi vakum tüpleri kullanılarak üretilebilirler. Radarlarda, cep telefonlarında, kablosuz internet erişiminde ve hepimizin bildiği mikrodalga fırınlarda mikrodalga sınıfı dalgalar kullanılır. Mikrodalga fırınlar su moleküllerinin titreşimini arttıracak özel bir dalgaboyu değerinde(12.25 cm) çalışırlar. Yani korkmayın, mikrodalga aralığında çalışsa da kablosuz adaptörünüz sizi hiçbir zaman ısıtmayacaktır!

Kızılötesi(Infrared) radyasyon: Dalgaboyu aralığı 1mm ile 710 nanometre arasıdır ve belli bir sıcaklığa sahip tüm maddelerce üretilirler. Eğer yakın zamanda ateşli bir hastalığa yakalanmadıysanız siz de yaklaşık 37 °C vücut sıcaklığınızla her saniye etrafınıza 10 mikrometre(10bin nanometre) dalgaboylu kızılötesi ışıma yayıyorsunuz! Görselde örneğini gördüğünüz termal kamera, bir köpeğin vücudundan yayılan bu ışımaları algılıyor. Farklı sıcaklıklar farklı dalgaboylarında kızılötesi ışınımların oluşmasına neden olduğundan bu kameralarla bölgesel sıcaklık değişimleri de rahatlıkla gözlenebiliyor.

Görünür ışık: Spektrumun ilk keşfedilen ve insan gözünün algılayabildiği tek kısmıdır. Görünür ışık 400 ile 700 nanometre dalgaboyu aralığında spektrumun en dar bölgesini oluşturur. Bu aralıktaki bütün dalgaboyları insan gözü tarafından farklı bir renk olarak algılanır. Kırmızı renk bu aralıkta en uzun dalgaboylu ışıma olarak görülürken mor renk en kısa dalgaboylu ışımadır. Güneş, görünür bölge dalgaları için doğal bir kaynaktır.

Morötesi ışınım: 10 ile 400 nanometre dalgaboyu aralığındaki ışımalardır. İnsan gözü tarafından görülemeseler de eşek arıları gibi bazı hayvanlar tarafından algılanabilirler. Her ne kadar morötesi ışımaları algılayamasak da onlar sayesinde bronzlaşırız! Güneş kaynaklı morötesi dalgaların çoğu ozon tabakası tarafından tutulsa da bir kısmı dünya yüzeyine ulaşır. Diğer yandan, yıldız ve galaksilerin incelenmesinde de kullanılırlar. Tek zorluk morötesi ışımaları algılayacak olan teleskopun ozon tabakası dışına koyulması gerektiğidir.

X ışınları: Dalgaboyları 0.01 ile 10 nanometre aralığında değişen dalgalardır. Yüksek hızlı atomların yavaşlatılması veya atom içindeki elektron yörüngeleri arasındaki geçişlerle üretilirler. Yüksek enerjili bir ışıma olup yüksek dozda maruz kalınması canlılar için tehlikelidir. Kullanım alanları başta tıpta popüler bir tanı yöntemi olmak üzere, molekül geometrilerinin oluşturulmasındaki kristalografi çalışmalarından, maddelerin element analizlerinin yapıldığı cihazlara kadar uzanmaktadır.

Gama ışınları: 0.01 nanometreden daha küçük dalgaboylu ışımalardır. Spektrumun en yüksek enerjili bölgesidir. Oluşumları doğrudan atom çekirdeğinde gerçekleşen olaylara dayanır. Radyoaktif atomlar sayesinde veya nükleer reaksiyonlar neticesinde oluşturulabilirler. Evrende, pulsarlar, kara delikler ve kuasarlar gibi yüksek enerjiye sahip gök cisimlerinde meydana gelen nükleer patlamalar neticesinde bolca bulunurlar. Gama ışınları sahip oldukları yüksek enerjiyle canlılar üzerinde yok edici etkiye sahiptir. Bunun yanında gama ışınlarının tıpta kanserli hücrelerin öldürülmesinde ve besinler üzerindeki mikropların yok edilmesinde kullanılıyor olması bu zararlı etkinin bilinçli kullanıldığında faydalı olabileceğinin ispatıdır.
 

Kozmik Işınlar
Dış uzaydan gelen radyasyonlardır. Elektromanyetik Spektrumdaki en kısa dalga boyuna sahiptirler.

Gama Işınları
Bunlar atom çekirdeğinden gelen radyasyonlardır ve genelde çekirdekteki anlık değişimlerden sonra yayılırlar (radyoaktivite). Bir atom çekirdeğinin çapından daha küçük dalga boylu dalgalar içerirler.

X-Işınları
Kaynaklar: lambalar, x ısını tüpleri ve metal bir hedefe çarpan hızlı elektronlardır. X ısınları yumuşak maddelerin içine nüfuz ederler.

Ultraviyole Işınlar
Kaynaklar; lambalar, gaz deşarjları ve de yıldızlardır. Kısa dalga boylu morötesi ışınlar zararlı olabilirler.

Görünen Işık
Işık diye hitap edilen elektromanyetik spektrumun bu küçük bölümünü insan görebilir. Bu bölümde mor ile başlayan ve kırmızıyla biten renkler vardır.

Kızılötesi Işınlar
Bütün sıcak ve soğuk maddeler tarafından oluşturulurlar. Atomlar tarafından emildiklerinde maddeyi ısıtırlar, onun için de ısı radyasyonu da denir.

Mikrodalgalar
Radarlarda kullanılan çok kısa dalgaboyuna sahip radyo dalgalarıdır. Aynı zamanda mikrodalga fırınlarda ve kablo gerektirmeyen uzak mesafe iletişimlerde kullanılır.

Radyo Dalgaları
Bunların kaynakları elektrik osilasyonlarıdır. Telefon, televizyon ve radyoda bağlantı kablosu gerektirmeden kullanılır.

 

Electromagnetic Spectrum Wavelength

The waves which do not require any medium for propagation are called Electromagnetic Waves. The electromagnetic waves have continuous wavelength. These wavelengths are starting from gamma rays which are short to radio waves that are long. The orderly distribution of wavelength of an electromagnetic waves is called the Electromagnetic Spectrum Wavelength.

 

From the above figure we could notice the Electromagnetic waves or light waves are having varying wavelength and frequency. Thus, Electromagnetic radiation is made of this varying frequency and wavelength.
Here we are considering the wavelengths of all range found in the spectrum and classifying the rays produced by the electromagnetic radiations based on their wavelength. We call this as Electromagnetic Spectrum Wavelength. Thus, the entire range of wavelength over which electromagnetic radiation exists is known as Electromagnetic Spectrum Wavelength.

The Wavelength spectrum is explained by the spectrum of electromagnetic spectrum. The electromagnetic spectrum extends from low frequencies to almost infinite frequencies. The low frequencies results in very large wavelength as we know that the wavelength and frequency are inversely proportional to each other and the infinite frequency corresponds to almost zero wavelength which is measured in Plank's length. The Wavelength spectrum has the following range as shown in the figure:

Electromagnetic Spectrum Wavelength Range

 

Visible Light Spectrum Wavelength Chart

The Visible light spectrum starts from UV and ends at infrared, it means that the visible region lies in between the UV rays (rays emitted by sun) and infrared rays (rays emitted by deep space objects). It is also known as Light Spectrum Wavelength band.
The spectrum of visible light have Red, Orange, Yellow, Green, Blue, Indigo and violet and you can see in the figure below. The Red being the lowest frequency ray in the visible spectrum and violet being the highest frequency. To learn the sequence we can remember VIBGYOR.
The following chart gives us the better understanding of the wavelength of the colors:

 

Color Wavelength
 
Violet 400 - 420 nm
Indigo 420 - 440 nm
Blue 440 - 490 nm
Green 490 - 570 nm
Yellow 570 - 585 nm
Orange 585 - 620 nm
Red 620 - 780 nm


This can also be called Visible light Spectrum Wavelength chart.

 

Color Spectrum Wavelength

The Wavelength which is in the visible region constitutes the color spectrum. These wavelength are very near to each other and have different color which is visible to the human eye. The color spectrum is also known as optical spectrum. Although the color produced are from very narrow band of wavelengths. These colors are pure spectral color.
 

Below is given Electromagnetic Spectrum Wavelength chart which shows wavelength and frequency in different regions :


This can also be called Wavelength Spectrum Chart.


 

 

 

 

 

What are radio waves?

Radio Spectrum

The basic building block of radio communications is a radio wave. Like waves on a pond, a radio wave is a series of repeating peaks and valleys. The entire pattern of a wave, before it repeats itself, is
called a cycle. The wavelength is the distance a wave takes to complete one cycle. The number of cycles, or times that a wave repeats in a second, is called frequency. Frequency is measured in the unit hertz (Hz), referring to a number of cycles per second. One thousand hertz is referred to as a kilohertz (KHz), 1 million hertz as a megahertz (MHz), and 1 billion hertz as a gigahertz (GHz). The range of the radio spectrum is considered to be 3 kilohertz up to 300 gigahertz.
A radio wave is generated by a transmitter and then detected by a receiver. An antenna allows a radio transmitter to send energy into space and a receiver to pick up energy from space. Transmitters and receivers are typically designed to operate over a limited range of frequencies.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Electromagnetic Energy

The nature of light has been a subject of inquiry since antiquity. In the seventeenth century, Isaac Newton performed experiments with lenses and prisms and was able to demonstrate that white light consists of the individual colors of the rainbow combined together. Newton explained his optics findings in terms of a "corpuscular" view of light, in which light was composed of streams of extremely tiny particles travelling at high speeds according to Newton's laws of motion. Others in the seventeenth century, such as Christiaan Huygens, had shown that optical phenomena such as reflection and refraction could be equally well explained in terms of light as waves travelling at high speed through a medium called "luminiferous aether" that was thought to permeate all space. Early in the nineteenth century, Thomas Young demonstrated that light passing through narrow, closely spaced slits produced interference patterns that could not be explained in terms of Newtonian particles but could be easily explained in terms of waves. Later in the nineteenth century, after James Clerk Maxwell developed his theory of electromagnetic radiation and showed that light was the visible part of a vast spectrum of electromagnetic waves, the particle view of light became thoroughly discredited. By the end of the nineteenth century, scientists viewed the physical universe as roughly comprising two separate domains: matter composed of particles moving according to Newton's laws of motion, and electromagnetic radiation consisting of waves governed by Maxwell's equations. Today, these domains are referred to as classical mechanics and classical electrodynamics (or classical electromagnetism). Although there were a few physical phenomena that could not be explained within this framework, scientists at that time were so confident of the overall soundness of this framework that they viewed these aberrations as puzzling paradoxes that would ultimately be resolved somehow within this framework. As we shall see, these paradoxes led to a contemporary framework that intimately connects particles and waves at a fundamental level called wave-particle duality, which has superseded the classical view.

Visible light and other forms of electromagnetic radiation play important roles in chemistry, since they can be used to infer the energies of electrons within atoms and molecules. Much of modern technology is based on electromagnetic radiation. For example, radio waves from a mobile phone, X-rays used by dentists, the energy used to cook food in your microwave, the radiant heat from red-hot objects, and the light from your television screen are forms of electromagnetic radiation that all exhibit wavelike behavior.

 


Waves

A wave is an oscillation or periodic movement that can transport energy from one point in space to another. Common examples of waves are all around us. Shaking the end of a rope transfers energy from your hand to the other end of the rope, dropping a pebble into a pond causes waves to ripple outward along the water's surface, and the expansion of air that accompanies a lightning strike generates sound waves (thunder) that can travel outward for several miles. In each of these cases, kinetic energy is transferred through matter (the rope, water, or air) while the matter remains essentially in place. An insightful example of a wave occurs in sports stadiums when fans in a narrow region of seats rise simultaneously and stand with their arms raised up for a few seconds before sitting down again while the fans in neighboring sections likewise stand up and sit down in sequence. While this wave can quickly encircle a large stadium in a few seconds, none of the fans actually travel with the wave-they all stay in or above their seats.

Waves need not be restricted to travel through matter. As Maxwell showed, electromagnetic waves consist of an electric field oscillating in step with a perpendicular magnetic field, both of which are perpendicular to the direction of travel. These waves can travel through a vacuum at a constant speed of 2.998 × 108 m/s, the speed of light (denoted by c).

All waves, including forms of electromagnetic radiation, are characterized by, a wavelength (denoted by λ, the lowercase Greek letter lambda), a frequency (denoted by ν, the lowercase Greek letter nu), and an amplitude. As can be seen in Figure 6.2.1, the wavelength is the distance between two consecutive peaks or troughs in a wave (measured in meters in the SI system). Electromagnetic waves have wavelengths that fall within an enormous range-wavelengths of kilometers (103 m) to picometers (10−12 m) have been observed. The frequency is the number of wave cycles that pass a specified point in space in a specified amount of time (in the SI system, this is measured in seconds). A cycle corresponds to one complete wavelength. The unit for frequency, expressed as cycles per second [s−1], is the hertz (Hz). Common multiples of this unit are megahertz, (1 MHz = 1 × 106 Hz) and gigahertz (1 GHz = 1 × 109 Hz). The amplitude corresponds to the magnitude of the wave's displacement and so, in Figure, this corresponds to one-half the height between the peaks and troughs. The amplitude is related to the intensity of the wave, which for light is the brightness, and for sound is the loudness.

<fThis figure includes 5 one-dimensional sinusoidal waves in two columns. The column on the left includes three waves, and the column on the right includes two waves. In each column, dashed vertical line segments extend down the left and right sides of the column. A right pointing arrow extends from the left dashed line to the right dashed line in both columns and is labeled, “Distance traveled in 1 second.” The waves all begin on the left side at a crest. The wave at the upper left shows 3 peaks to the right of the starting point. A bracket labeled, “lambda subscript 1,” extends upward from the second and third peaks. Beneath this wave is the label, “nu subscript 1 equals 4 cycles per second equals 3 hertz.” The wave below has six peaks to the right of the starting point with a bracket similarly connecting the third and fourth peaks which is labeled, “lambda subscript 2.” Beneath this wave is the label, “nu subscript 2 equals 8 cycles per second equals 6 hertz” The third wave in the column has twelve peaks to the right of the starting point with a bracket similarly connecting the seventh and eighth peaks which is labeled, “lambda subscript 3.” Beneath this wave is the label, “nu subscript 3 equals 12 cycles per second equals 12 hertz.” All waves in this column appear to have the same vertical distance from peak to trough. In the second column, the two waves are similarly shown, but lack the lambda labels. The top wave in this column has a greater vertical distance between the peaks and troughs and is labeled, “Higher amplitude.” The wave beneath it has a lesser distance between the peaks and troughs and is labeled, “Lower amplitude.”

Figure 6.2.1: One-dimensional sinusoidal waves show the relationship among wavelength, frequency, and speed. The wave with the shortest wavelength has the highest frequency. Amplitude is one-half the height of the wave from peak to trough.

The product of a wave's wavelength (λ) and its frequency (ν), λν, is the speed of the wave. Thus, for electromagnetic radiation in a vacuum:
c=2.998×108ms−1=λν(6.2.1)

Wavelength and frequency are inversely proportional: As the wavelength increases, the frequency decreases. The inverse proportionality is illustrated in Figure. This figure also shows the electromagnetic spectrum, the range of all types of electromagnetic radiation. Each of the various colors of visible light has specific frequencies and wavelengths associated with them, and you can see that visible light makes up only a small portion of the electromagnetic spectrum. Because the technologies developed to work in various parts of the electromagnetic spectrum are different, for reasons of convenience and historical legacies, different units are typically used for different parts of the spectrum. For example, radio waves are usually specified as frequencies (typically in units of MHz), while the visible region is usually specified in wavelengths (typically in units of nm or angstroms).

The figure includes a portion of the electromagnetic spectrum which extends from gamma radiation at the far left through x-ray, ultraviolet, visible, infrared, terahertz, and microwave to broadcast and wireless radio at the far right. At the top of the figure, inside a grey box, are three arrows. The first points left and is labeled, “Increasing energy E.” A second arrow is placed just below the first which also points left and is labeled, “Increasing frequency nu.” A third arrow is placed just below which points right and is labeled, “Increasing wavelength lambda.” Inside the grey box near the bottom is a blue sinusoidal wave pattern that moves horizontally through the box. At the far left end, the waves are short and tightly packed. They gradually lengthen moving left to right across the figure, resulting in significantly longer waves at the right end of the diagram. Beneath the grey box are a variety of photos aligned above the names of the radiation types and a numerical scale that is labeled, “Wavelength lambda ( m ).” This scale runs from 10 superscript negative 12 meters under gamma radiation increasing by powers of ten to a value of 10 superscript 3 meters at the far right under broadcast and wireless radio. X-ray appears around 10 superscript negative 10 meters, ultraviolet appears in the 10 superscript negative 8 to 10 superscript negative 7 range, visible light appears between 10 superscript negative 7 and 10 superscript negative 6, infrared appears in the 10 superscript negative 6 to 10 superscript negative 5 range, teraherz appears in the 10 superscript negative 4 to 10 superscript negative 3 range, microwave infrared appears in the 10 superscript negative 2 to 10 superscript negative 1 range, and broadcast and wireless radio extend from 10 to 10 superscript 3 meters. Labels above the scale are placed to indicate 1 n m at 10 superscript negative 9 meters, 1 micron at 10 superscript negative 6 meters, 1 millimeter at 10 superscript negative 3 meters, 1 centimeter at 10 superscript negative 2 meters, and 1 foot between 10 superscript negative 1 meter and 10 superscript 0 meters. A variety of images are placed beneath the grey box and above the scale in the figure to provide examples of related applications that use the electromagnetic radiation in the range of the scale beneath each image. The photos on the left above gamma radiation show cosmic rays and a multicolor PET scan image of a brain. A black and white x-ray image of a hand appears above x-rays. An image of a patient undergoing dental work, with a blue light being directed into the patient's mouth is labeled, “dental curing,” and is shown above ultraviolet radiation. Between the ultraviolet and infrared labels is a narrow band of violet, indigo, blue, green, yellow, orange, and red colors in narrow, vertical strips. From this narrow band, two dashed lines extend a short distance above to the left and right of an image of the visible spectrum. The image, which is labeled, “visible light,” is just a broader version of the narrow bands of color in the label area. Above infrared are images of a television remote and a black and green night vision image. At the left end of the microwave region, a satellite radar image is shown. Just right of this and still above the microwave region are images of a cell phone, a wireless router that is labeled, “wireless data,” and a microwave oven. Above broadcast and wireless radio are two images. The left most image is a black and white medical ultrasound image. A wireless AM radio is positioned at the far right in the image, also above broadcast and wireless radio.



Figure 6.2.2: Portions of the electromagnetic spectrum are shown in order of decreasing frequency and increasing wavelength. Examples of some applications for various wavelengths include positron emission tomography (PET) scans, X-ray imaging, remote controls, wireless Internet, cellular telephones, and radios. (credit “Cosmic ray": modification of work by NASA; credit “PET scan": modification of work by the National Institute of Health; credit “X-ray": modification of work by Dr. Jochen Lengerke; credit “Dental curing": modification of work by the Department of the Navy; credit “Night vision": modification of work by the Department of the Army; credit “Remote": modification of work by Emilian Robert Vicol; credit “Cell phone": modification of work by Brett Jordan; credit “Microwave oven": modification of work by Billy Mabray; credit “Ultrasound": modification of work by Jane Whitney; credit “AM radio": modification of work by Dave Clausen)

Example 6.2.1: Determining the Frequency and Wavelength of Radiation



A sodium streetlight gives off yellow light that has a wavelength of 589 nm (1 nm = 1 × 10−9 m). What is the frequency of this light?

Solution We can rearrange the equation c = λν to solve for the frequency:
ν=cλ

Since c is expressed in meters per second, we must also convert 589 nm to meters.

ν=(2.998×108ms−1589nm)(1×109nm1m)=5.09×1014s−1

 

 

  

 

 

 

 

 

What is EMF?
An electromagnetic field (also EMF or EM field) is a physical field produced by the movement of electrically charged objects.
 


Illustration of electric and magnetic field. The electric field is present when the lamp is plugged in, due to the voltage difference between the connectors. The magnetic field is only present when the lamp is switched on, because  that's when current flows in the cable. Source: Hydro-Québec

All around the world, people are constantly exposed to electromagnetic waves.
 
Examples of man-made sources:

  • cellular telephones
  • radio-, and television transmissions
  • WiFi networks
  • satellite communications
  • unintended emissions and stray fields arising from electronic circuits
  • electric motors
  • cables and power transmission networks   

Examples of natural sources:

  • local build-up of electric charges in the atmosphere associated with thunderstorms
  • light from the sun carries infrared and ultraviolet radiation
  • ionizing radiation from the Earth and space
  • the Earth's magnetic field

Electric and magnetic fields are also present in electromagnetic radiation. Electromagnetic radiation has a magnitude (size) and a frequency (time-dependent periodic variation). The frequencies of electromagnetic radiation ranges from static electric and magnetic fields, through radiofrequency and infrared radiation, to x-rays. The European power frequency is 50 Hz.

 

 

 

General (frequency, wavelength, and amplitude)

Electromagnetic fields are ubiquitous in our environment. In physics, as light, they belong to the electromagnetic waves. In the electromagnetic spectrum different ranges can be distinguished according to their frequency and wavelength (see also Electromagnetic spectrum).

Frequency f

The frequency is defined as oscillations per second, given in units of Hertz (Hz). 1 Hz corresponds to one complete oscillation per second (1 Hz = 1/s), such as in mechanical oscillations (e.g. vibration, sound waves, and heartbeats) or electromagnetic waves (e.g. light and electromagnetic fields). 2 Hz corresponds to two complete oscillations per second, 3 Hz to three oscillations per second, and so on. The period describes the time, in which one full oscillation takes place (e.g. 1 s at 1 Hz, 0.5 s at 2 Hz, and so on; see figure).

Wavelength λ

The wavelength is defined as the length of one oscillation of an electromagnetic wave (also called length of a “period”), given in units of meters (m).
Frequency and wavelength relate directly to each other: the higher the frequency, the shorter the wavelength (see figure).





Amplitude
The “strength” or “height” of an oscillation is called amplitude (see figure). Depending on the kind of oscillation, different units are used. In the range of electromagnetic fields these are:

the electric field strength E (unit V/m) for the electric field,
the magnetic field strength H (unit A/m) or in matter the magnetic flux density B (unit T) for the magnetic field, and
the power flux density S (unit W/m2)for the electromagnetic field.
 

Terahertz Teknolojisi


Elektromanyetik dalga spektrumunun 0,1 ile 10 THz frekans aralığındaki ışımalar Terahertz dalgaları veya T-ışını olarak adlandırılmaktadır. THz teknolojisi algılama, görüntüleme ve yüksek hızlı veri iletimi yetenekleri ile son yılların üzerinde en çok çalışılan araştırma konularından birisi olmuş ve Massachusetts Institute of Technology University tarafından geleceğin insan yaşamını etkileyecek 10 teknolojiden birisi olarak rapor edilmiştir.


Terahertz dalgalarıyla haberleşme son yıllarda rağbet görmeye başladığından, IEEE tarafından bir standardizasyon çalışması başlatılmıştır. Bu kapsamda “THz Interest Group for Wireless System Operating at 300 GHz and beyond” isimli bir çalışma grubu kurulmuş ve IEEE 802.15 standardının geliştirilmesi çalışmalarına başlanmıştır.


THz ışıma su ve metal dışında çoğu maddeye (deri, kumaş, karton, kağıt vb.) yaklaşık 0,5 cm kadar nüfuz edebilmektedir. Bu özellik istenmeyen maddelerin hiçbir şekilde gizlenemeyeceği anlamını da taşıyor. Doktorların özellikle deri ve göğüs kanseri vakalarında kanser teşhisini koymada ve kanser tipini belirlemede daha doğru karar vermelerini sağlamaktadır. Dişçiler ise hastalarının dişlerini bu yöntem sayesinde görüntüleyerek daha iyi muayene edebildiklerini ifade etmektedirler.


Yukarıda da belirtildiği gibi THz dalgaları ile çok hassas algılama ve görüntüleme yapılabilmektedir. Yüksek hassasiyetle kazandırdığı bu yetenekler ile kısa sürede tüm dünyanın ilgisini çekmiş ve başta savunma sanayi olmak üzere pek çok alanda araştırmalara konu olmuştur.


KULLANIM ALANLARI


1. Havaalanı güvenliğinde,


Havaalanlarındaki güvenlik çemberinden çanta, eşya veya giysiler X-ışını kameralarından geçerken, yolcular üzerinde metal bulunup bulunmadığını manyetik algılayıcılarla tespit etmektedir.  Dolayısıyla yolcuların taşıdıkları tüm metal nesneleri üzerlerinden çıkarıp, hatta ayakkabılarını, X-ışını cihazına koymaları gerekmektedir ki bu da havaalanlarında uzun kuyrukların oluşmasına neden olmaktadır.  Biyolojik dokulara zarar vermeyen T-ışınları ile yolcuların eşyalarını bırakmadan taramadan geçirilmeleri mümkün olacaktır.


2. Tehlikeli maddelerin tanımlanmasında,


İstenmeyen maddelerin tanımlanmasına da imkân verebilen bu teknolojinin X-ray cihazlarından daha kullanışlı olduğunu söylemek mümkündür. Tek tip denetleme yapmak yerine aranılan maddeye yönelik çok yönlü bir denetleme imkânını da bu teknoloji ile kazanmış oluyoruz.


3. Yüksek hızda kablosuz iletişimde,
Bu teknolojinin yüksek hızlarda güvenli haberleşme için gelecekte daha fazla kullanılacağı öngörülmektedir. Bağlantı hızı doğal koşullardan (sis, bulut, yağmur vb.) etkilenmez. Geniş bant özelliğine sahip olması ve jammer (sinyal bozucu)’lardan etkilenmemesi de ayrıca tercih sebebidir.

4. Tıbbi görüntülemede,
THz ışımasını X-ışınından ayıran en önemli özelliğinin, insan DNA sına zararlı hiçbir etki bırakmaması olarak gösterilebilir. Dolayısıyla kanser riski oluşturmadığını da söyleyebiliriz. THz ışıması için gerekli olan güç seviyesinin hâlihazırda evlerimizde bulunan TV kumandalarının kızılötesi ışını yayarken ki güç seviyesinden daha düşük olması, biyolojik dokuları iyonize etmemesi bu teknolojinin ne kadar zararsız olduğunun da göstergesidir. Tıbbi görüntülemede canlılar üzerinde dozaj sınırı olmadan kullanılabilir.


5. Kara mayınlarının uzaktan algılanmasında ve herhangi bir bombalı saldırılarının önceden tespitinde,
THz spektroskopisi kullanılarak kara mayınlarının 30 m kadar uzaktan tespitini de yapmanın mümkün olduğu yapılan araştırmalarla da gösterilmiştir.
THz spektroskopisini kullanarak kara mayınlarını tespit etmek savunma sanayii için önemli bir ilerleme olacaktır. Dünya çapında 100 milyona yakın kara mayını olduğu tahmin edilmektedir. Diğer görüntüleme ve tespit sistemlerine nazaran THz teknolojisinin özellikle anti-personel mayınlarını küçük kaya parçalarından daha iyi ayırıp tespit edebileceği değerlendirilmektedir. Metal olmayan bir kara mayının kuru toprak altında görüntülenmesine konsept teşkil edebilecek bir görüntüleme  THz teknolojisi ile geçekleştirilmiştir.


THz görüntüleme ile uzak ve kısa mesafeden intihar bombacısını tespit edebilme, silah sistemlerinin fark edilebilmesi ile kritik paket ve mektupların kimyasal ve biyolojik denetiminin yapılabilmesi de mümkün olabilecektir.



THz DALGALARININ ÖNEMLİ 4 TEMEL ÖZELLİĞİ


1. Çeşitli materyaller için THz ışınımı teklik gösterir. Bu özellik parmak izinin tekliği gibidir.


2. THz ışınları plastik, karton, kumaş gibi çoğu malzemeden geçerek su ve su buharında soğrulup metallerden yansır. Çoğu patlayıcı maddenin THz bandında, diğerlerinden ayırt etmeye yarayacak olan kendine özgü bir yapıya sahip olduğu spektroskopik ölçüm sayesinde ortaya çıkarılmıştır. TNT, RDX, HMX, PETN, Tetril vb. birçok patlayıcı madde THz dalga spektroskopi ile tespit edilebilmiştir. Patlayıcının üzerinde kâğıt, plastik, kumaş vb. materyallerden kaplı olmasına rağmen tespiti sağlanmıştır.
Aşağıdaki şekilde patlayıcıların farklı spektral yapıda oldukları ve çeşitli örtülerin THz frekansı gösterilmiştir.



3. THz, çok düşük enerji seviyelerini içermektedir. Bu sayede biyolojik dokulara zararlı değildir, dolayısıyla insan sağlığına zarar vermez. Bu özelliği ile sağlık ve güvenlik alanlarında kullanılabilir.


4. Oda sıcaklığındaki bir cisim THz bölgesinde olan bir enerji yayar. Bu da kullanım alanını artırmaktadır.


ÜLKEMİZDEKİ GELİŞMELER


Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanı Fikri Işık; insan üzerinde gizlenmiş tabanca, bıçak, tüfek gibi tehlikeli maddelerin uzaktan tespitini sağlayacak görüntüleme sisteminin çalışmalarının tamamlanmak üzere olduğunu belirtirken, "Bu sistem uzaktan bomba tespiti de yapabilecek" dedi.
Bakan Işık, TÜBİTAK SAVTAG tarafından desteklenen "Terahertz Teknolojisinin Kazanımı Projesi" (TEKAP) için de , MSB ile TÜBİTAK MAM, Uluslararası Yüksek Teknoloji Laboratuvarları ve Bilkent Üniversitesi NANOTAM işbirliğinde geliştirildiğini anlattı.  Ulusal güvenlik uygulamaları için kritik olan THz teknolojisini milli imkânlarla geliştirmek için yola çıktıklarını belirten Işık, geliştirilen teknolojiyle savunma uygulamalarına yönelik prototipler oluşturmayı hedeflediklerini söyledi.  Proje kapsamında THz görüntüleme ve THz spektroskopi prototiplerinin hazırlandığını kaydeden Işık, "TÜBİTAK öncülüğünde Türkiye'de ilk kez geliştirilen THz görüntüleme sistemiyle sivil ve askeri tesislerin girişlerinde insan üzerinde gizlenmiş tabanca, bıçak, tüfek gibi tehlikeli maddeler 10 metre uzaklıktan tespit edilebilecek. Dünyadaki muadillerine göre mesafe ve çözünürlük açısından daha üstün kalitede görüntü sunabilen THz görüntüleme prototipi, tehlikeli metal cisimleri 3 cm çözünürlükte, 5 sn’den kısa sürede 2 boyutlu olarak görüntüleme yeteneğine sahip olacak" ifadelerini kullandı.  Geliştirilen ikinci prototip THz spektroskopi hakkında da bilgi veren Işık, sistemin 10 metreye kadar uzaktan bomba tespitinde kullanılabileceğini aktardı. Işık, sistemin, X-ray cihazlarından daha üstün özelliklere sahip olduğunu vurgulayarak, "Proje, uzaktan güvenlik kontrolü için adeta devrim niteliğinde" dedi. 
Ülkemizde THz teknolojisi alanında Bilkent Üniversitesinde MMIC yongaları üzerine ve TÜBİTAK MAM Başkanlığının Milimetre Dalga ve Terahertz Teknolojileri Araştırma Laboratuarlarında THz üreteç ve alıcılarına ait anten ve kontrol devrelerine ilişkin çalışmalar halen sürdürülmektedir.


SONUÇ

THz ışınımının zararsız oluşu, insan vücudu üzerindeki olumsuz etkilerinin X-ışını gibi benzerlerine oranla yok denecek kadar az oluşu ve nesnelerin içinden geçmesi suretiyle gizli maddeleri göstermesi gibi özellikleri, bu teknolojiyi eşsiz kılmaktadır. Özellikle nesne arkası cisimlerin görüntülenebilmesi, THz ışınımının güvenlik alanındaki uygulamalarına olan ilgiyi de artırmaktadır. Örneğin; İnsansız Hava Araçları’nda (İHA) THz teknolojisini kullanarak, insan faktörü olmadan teröristlerin sıklıkla kullandığı EYP (El Yapımı Patlayıcı)’ların tespiti yapılabilir ve imha edilebilir.
Bu teknolojinin savunma faaliyetlerinde sık kullanılacağı düşünülüp olup, ülke güvenliğine çok büyük faydalar getireceği de şüphesizdir. Ülke güvenliğinin söz konusu olduğu bu durumda THz teknolojisinin milli değerlerle üretilmesi gerektiği kanaatindeyim. Ayrıca, THz ışınlarını radyo dalgaları gibi kullanarak sinyallerin cep telefonlarına taşınmasında ve kablosuz iletişime yeni metodların kazandırılması da öngörülmektedir.

 

Fotonu herhangi bir araç kullanmaksızın bir noktadan diğer noktaya taşıyan ve ileten sinüs eğrisi şeklindeki yola dalga denir.

Dalgaboyu ise oluşan bu dalganın ardışık şekilde dizilmiş herhangi iki tanesinin tepe noktaları arasındaki mesafedir. Ayrıca oluşan bu dalgaların tepe noktasından orjine olan uzaklığı da dalganın genliği (yüksekliği)' dir.

Dalgaboyu frekans ile ters orantılıdır, dalgaboyu uzadıkça frekans azalır. Bu bağıntı aşağıdaki gibi formülize edilmiştir.



Burada f frekans, v dalga hızı, ise dalgaboyu'nu sembolize eder.

Frekans, bir dalganın birim zamanda hangi sıklıkla tekrarladığının ölçümüdür. Enerjinin belli bir frekansla verilmesi ile, elde edilmek istenen dalgaboyu ve fotonun enerjisi değişecek ve dolayısı ile az enerji ile daha verimli foton elde ederek yapmak istediğimiz işi daha çabuk ve daha ucuza mal etmemiz söz konusu olacaktır.

Elektromanyetik spektrum, hangi frekans aralığında, hangi dalga boyu ve enerjinin elde edilebileceği öngörüsünde bulunan bir tablodur.

Çeşitli yollarla elde edilen elektromanyetik ışınımlar, değişik frekans ve dalga boylarını kapsamaktadır. Elektromanyetik spektrum, yüksek frekanslı kısa dalga Gama Işınlarından, düşük frekanslı Radya dalgalarına kadar farklı frekans ve dalga boylarındaki tüm elektromanyetik ışımaları içermektedir.

Görünür ışınlardan daha kısa dalga boyuna sahip Gama, X ve Ultraviyole gibi ışınlar çok daha büyük enerjiye sahiptirler ve tehlikelidirler. Bunun yanı sıra Radyo, Mikrodalga ve İnfrared gibi ışımalar ise görünür ışınlardan daha büyük dalga boyuna sahiptirler ve enerjileri daha düşüktür.

Yeryüzündeki yaşamın temel enerji kaynağı güneştir. Hücrelerimizde kullandığımız enerji, bitkilerin fotosentez sonucu ürettiği maddelerin içinde depolanan enerjidir.



Işık dalgalar halinde yayılır.



Arka arkaya olan tepe noktaları arasındaki mesafeye ışığın dalga boyu denir.

Işığın dalga boyu çok düşük (nm) olabileceği gibi, çok büyük (km) olabilirler. Gama ışınlarının, X ışınlarının dalga boyu nm'den küçük olmasına karşılık, radyo dalgalarının dalga boyu km den büyüktür.

Işık, dalga boyuna göre sıralanırsa elektromanyetik spektrum elde edilir.

Dalga boyu 380 nm ile 750 nm arasındaki ışık gözle görülebilen ışıktır.

  

The relationship between frequency and wavelength 
in EM waves (c is the speed of light).

 

 

 

ELECTROMAGNETIC RADIATION

This page is a basic introduction to the electromagnetic spectrum sufficient for chemistry students interested in UV-visible absorption spectroscopy. If you are looking for any sort of explanations suitable for physics courses, then I'm afraid this isn't the right place for you.

 

Light as a wave form

Waves

Any wave is essentially just a way of shifting energy from one place to another - whether the fairly obvious transfer of energy in waves on the sea or in the much more difficult-to-imagine waves in light.

In waves on water, the energy is transferred by the movement of water molecules. But a particular water molecule doesn't travel all the way across the Atlantic - or even all the way across a pond. Depending on the depth of the water, water molecules follow a roughly circular path. As they move up to the top of the circle, the wave builds to a crest; as they move down again, you get a trough.

The energy is transferred by relatively small local movements in the environment. With water waves it is fairly easy to draw diagrams to show this happening with real molecules. With light it is more difficult.

The energy in light travels because of local fluctuating changes in electrical and magnetic fields - hence "electromagnetic" radiation.

   

 

Wavelength, frequency and the speed of light

If you draw a beam of light in the form of a wave (without worrying too much about what exactly is causing the wave!), the distance between two crests is called the wavelength of the light. (It could equally well be the distance between two troughs or any other two identical positions on the wave.)

 

 

You have to picture these wave crests as moving from left to right. If you counted the number of crests passing a particular point per second, you have the frequency of the light. It is measured in what used to be called "cycles per second", but is now called Hertz, Hz. Cycles per second and Hertz mean exactly the same thing.

Orange light, for example, has a frequency of about 5 x 1014 Hz (often quoted as 5 x 108 MHz - megahertz). That means that 5 x 1014 wave peaks pass a given point every second.

Light has a constant speed through a given substance. For example, it always travels at a speed of approximately 3 x 108 metres per second in a vacuum. This is actually the speed that all electromagnetic radiation travels - not just visible light.

There is a simple relationship between the wavelength and frequency of a particular colour of light and the speed of light:

 

 

. . . and you can rearrange this to work out the wavelength from a given frequency and vice versa:

 

 

These relationships mean that if you increase the frequency, you must decrease the wavelength.

 

Compare this diagram with the similar one above.

. . . and, of course, the opposite is true. If the wavelength is longer, the frequency is lower.

It is really important that you feel comfortable with the relationship between frequency and wavelength. If you are given two figures for the wavelengths of two different colours of light, you need to have an immediate feel for which one has the higher frequency.

For example, if you were told that a particular colour of red light had a wavelength of 650 nm, and a green had a wavelength of 540 nm, it is important for you to know which has the higher frequency. (It's the green - a shorter wavelength means a higher frequency. Don't go on until that feels right!)

   

Note:  nm = nanometre = 10-9 metre.

 

The frequency of light and its energy

Each particular frequency of light has a particular energy associated with it, given by another simple equation:

 

 

You can see that the higher the frequency, the higher the energy of the light.

So . . . have you got this sorted out? Try it!

Light which has wavelengths of around 380 - 435 nm is seen as a sequence of violet colours. Various red colours have wavelengths around 625 - 740 nm. Which has the highest energy?

The light with the highest energy will be the one with the highest frequency - that will be the one with the smallest wavelength. In other words, violet light at the 380 nm end of its range.

 

The Electromagnetic Spectrum

Visible light

The diagram shows an approximation to the spectrum of visible light.

  Important:  This isn't a real spectrum - it's a made-up drawing. The colours are only an approximation, and so are the wavelengths assigned to them. It doesn't pretend to be accurate!
The main colour regions of the spectrum are approximately:
colour region wavelength (nm)
violet 380 - 435
blue 435 - 500
cyan 500 - 520
green 520 - 565
yellow 565 - 590
orange 590 - 625
red 625 - 740
 

Don't assume that there is some clear cut-off point between all these colours. In reality, the colours just merge seamlessly into one another - much more seamlessly than in my diagram!

   

 

Placing the visible spectrum in the whole electromagnetic spectrum

The electromagnetic spectrum doesn't stop with the colours you can see. It is perfectly possible to have wavelengths shorter than violet light or longer than red light.

On the spectrum further up the page, I have shown the ultra-violet and the infra-red, but this can be extended even further into x-rays and radio waves, amongst others. The diagram shows the approximate positions of some of these on the spectrum.

 

Once again, don't worry too much about the exact boundaries between the various sorts of electromagnetic radiation - because there are no boundaries. Just as with visible light, one sort of radiation merges into the next. Just be aware of the general pattern.

Also be aware that the energy associated with the various kinds of radiation increases as the frequency increases.

 

 

Radiation is energy and energy is the ability to do work.

Unit of energy is the calorie which is by definition, the amount of energy required to raise the temperature of 1 gram of water by 1 C.

Energy is propagated in the form of electromagnetic waves. These waves cover a wide range of wavelengths (λ). You can see from the diagram (left) that wavelength is measured from say, wave crest to wave crest (of next wave). You could also measure from trough to trough or from the same spot on any two adjacent waves. In any case, you will get the same distance.

 

  • Solar radiation takes several forms: from long radio waves, AM radio, FM/TV, Microwave, Infrared, Visible, Ultraviolet, X-rays, gamma rays. These are shown in the electromagnetic spectrum diagram to the right. The listing just given is from longest to shortest wavelength. In the diagram (below), left side are the shortest and right side are longest wavelengths. The units, μm, stand for micrometers, which is 1/1,000,000 of a meter in length.
  • You need to be especially familiar with the radiation in the range from infrared to ultraviolet. Know which end is short wavelength and which end is long (visible is in between the two). In the visible portion of the spectrum, you need to know which color has the longest wavelength (red) and which is the shortest (violet).
  • The amount of energy carried by each individual particle (photon) varies with wavelength. Light with shorter wavelengths carry more energy per photon than do longer wavelengths.

                                                    

 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Back to Contents

 

[ Ana Sayfa (Home) UFO Technology UFO's GalleriKuantum Fiziği Roket bilimi   | 
                                            [ 
Astronomy E-Mail   |  Index