Dalgalar

Bu konuda ne öğreneceksin

Taşı suya attığında halkalar yayılır, gitar teli titreşince ses duyarsın, telefonun ve radyonun dalgalarla haberleşir, güneş ışığı da bir dalgadır. Dalga, enerjiyi bir yerden başka bir yere madde taşımadan ileten titreşim hareketidir. Bu konuda dalgaların türlerini, özelliklerini, su ve yay dalgalarındaki yansıma ile kırılmayı, ses dalgalarını ve elektromanyetik dalgaları öğreneceksin.

1. Dalga nedir?

Dalga, enerji taşıyan bir titreşimdir. Taşınan enerjidir, madde değildir. Suyun üzerindeki bir mantar, dalga geçerken yalnızca aşağı yukarı hareket eder, dalgayla birlikte ilerlemez.

Ortama göre:

Titreşim yönüne göre:

2. Dalga büyüklükleri

• Genlik (A): Denge noktasından en uzak noktaya olan uzaklıktır. Dalganın taşıdığı enerjiyle ilgilidir. Genlik büyükse enerji büyüktür.
• Dalga boyu ($\lambda$): Ardışık iki tepe (ya da çukur) arasındaki uzaklıktır. Birimi metredir.
• Periyot ($T$): Bir dalga boyu kadar yol alma süresidir. Birimi saniyedir.
• Frekans ($f$): Bir saniyedeki dalga sayısıdır. Birimi hertz (Hz)’tir. $f = \dfrac{1}{T}$.

Örnek. Frekansı 5 Hz olan dalganın periyodu $T = \dfrac{1}{5} = 0{,}2\ \text{s}$’dir.

3. Dalga denklemi

Dalganın yayılma hızı, dalga boyu ve frekansla şöyle ilişkilidir:

$v = \lambda \cdot f = \frac{\lambda}{T}$

Örnek. $\lambda = 2\ \text{m}$ ve $f = 5\ \text{Hz}$ ise $v = 2 \cdot 5 = 10\ \text{m/s}$.

Kural: Dalganın hızı ortama bağlıdır, frekansı kaynağa bağlıdır. Bir dalga ortam değiştirirse frekansı değişmez, hız ve dalga boyu değişir.

Dalgayı değiştir

Genliği, dalga boyunu ve frekansı değiştir. Dalganın hızı genliğe bağlı değildir.

4. Su dalgaları

Su dalgaları enine dalgalardır. Dalga leğeninde incelenir.

Yansıma: Dalga bir engele çarpınca geri döner. Gelme açısı yansıma açısına eşittir. Dalga boyu, frekans ve hız değişmez.

Kırılma: Dalga derinliği değişen bölgeye geçince hızı değişir. Derin kısımdan sığ kısma geçerken:

• Hız azalır.
• Dalga boyu azalır.
• Frekans değişmez.

Dalga sığ kısma eğik girerse yönü de değişir (normale yaklaşır).

Girişim: İki dalga üst üste gelince birbirini güçlendirebilir (tepe-tepe) ya da zayıflatabilir (tepe-çukur).

Kırınım: Dalga dar bir aralıktan ya da engelin kenarından geçerken bükülerek yayılır. Aralık dalga boyuna yakınsa kırınım belirgin olur.

5. Yay dalgaları

Gergin bir yay ya da ipte oluşturulan dalgalar enine, yayın sıkıştırılıp bırakılmasıyla oluşan dalgalar boyunadır.

• Sabit uçtan yansıma: Dalga ters döner (tepe çukura dönüşür).
• Serbest uçtan yansıma: Dalga aynı yönde döner (tepe tepe olarak kalır).
• Yaydaki gerginlik arttıkça hız artar. Yayın kalınlığı ve cinsi hızı etkiler. Frekans kaynağa bağlıdır.

6. Ses dalgaları

Ses, titreşen bir kaynağın oluşturduğu boyuna mekanik dalgadır. Hava gibi madde ortamında yayılır, boşlukta yayılamaz.

• Havada hızı yaklaşık 340 m/s’dir (sıcaklığa bağlı). Katılarda ve sıvılarda daha hızlıdır.
• Frekansı sesin tizliğini ya da peşliğini (yükseklik) belirler. Frekans büyükse ses tizdir.
• Genliği sesin şiddetini belirler. Genlik büyükse ses güçlüdür.
• Tını, aynı frekanstaki farklı kaynakları (keman ve piyano) ayırt eden özelliktir.
• İnsan kulağı yaklaşık 20 Hz ile 20 000 Hz arasındaki sesleri duyar.

Yankı: Sesin bir engelden yansıyıp geri gelmesidir. Ses gidiş-dönüş yol aldığı için:

$d = \frac{v \cdot t}{2}$

Örnek. Yankı 3 saniye sonra duyuluyorsa engele uzaklık $\dfrac{340 \cdot 3}{2} = 510\ \text{m}$’dir.

7. Elektromanyetik dalgalar

Boşlukta ışık hızıyla ($3 \cdot 10^8\ \text{m/s}$) yayılırlar. Enine dalgalardır. Frekansa göre sıralanırlar:

Radyo dalgaları, mikrodalga, kızılötesi, görünür ışık, morötesi, X ışınları, gama ışınları (artan frekans ve enerji sırasıyla).

Görünür ışıkta kırmızının frekansı en küçük, morun frekansı en büyüktür.

• Dalga ortam değiştiriyorFrekansı değişmez.
• Dalga derinden sığa geçiyorHız ve dalga boyu azalır.
• Yankı ölçülüyorMesafe, ses hızı ve süre çarpımının yarısıdır.
• Ses boşlukta yayılmak isteniyorYayılamaz.

8. Periyodik hareket ve rezonans

Belirli zaman aralıklarında kendini tekrar eden harekete periyodik hareket denir. Sarkaçlı saat, yaya bağlı kütle ve dalga geçerken titreşen su parçacığı örnektir. Bir tekrarın süresi periyot ($T$), birim zamandaki tekrar sayısı frekans ($f$) olup $f = \dfrac{1}{T}$’dir.

Rezonans. Her cismin kendine özgü bir doğal frekansı vardır. Dışarıdan uygulanan periyodik etkinin frekansı cismin doğal frekansına eşit olursa titreşimin genliği hızla büyür. Buna rezonans denir. Salıncağı doğru anlarda itmek bunun örneğidir.

Deprem. Depremin yer kabuğunda başladığı yere odak noktası, onun yeryüzündeki dik izdüşümüne merkez üssü denir. Zeminin titreşim frekansı bir yapının doğal frekansına yakınsa rezonans nedeniyle yapı büyük genlikle sallanır ve hasar artar.

9. Konuyu toparla

Mini test

Kendini dene

Yanlış yaptığın soruları yanlış soru defterine ekleyebilirsin. Birkaç gün sonra tekrar karşına çıkar.