Ses Dalgalarının Frekansı Nelere Bağlıdır
Dalga Nedir? Dalgaların Özellikleri Nelerdir?
Çoğu zaman farkında olmasak da dalga ve dalga hareketinin yaşamın ve hayatımızın her alanında etkisi var. Bazen hayatımızı kolaylaştıran dalgaların bazı zaman da yıkıcı etkileri ile karşılaşıyoruz. Peki, dalgalar olmasaydı hayatımız nasıl olurdu?
Örneğin etkilerini günlük hayatımızda hissettiğimiz dalgaları düşünelim ve bir an için bunları hayatımızdan çıkardığımızı varsayalım. Neler olurdu? Her türlü uzaktan kumanda aletini, telsiz, radyo, televizyon ve cep telefonlarını kullanamaz, internetten mahrum kalırdık. Yemeklerimizi ısıtmak için kullandığımız mikrodalga fırınlar hayatımızda olmazdı. Ayrıca elektrikle çalışan birçok alet de işe yaramazdı çünkü bu aletlerin çalışma prensibi çoğunlukla elektromanyetik dalgalara dayanır. Sadece bunlar değil, tuttuğumuz takımı desteklemek için stadyumlarda oluşturduğumuz Meksika dalgasının (stadyumda her bir seyircinin ahenkli bir şekilde olduğu yerde ayağa kalkıp oturması ile oluşan görsel dalga) coşkusundan da mahrum kalırdık.
Bundan yıl öncesine kadar çalışma prensibi elektromanyetik dalgalara dayanan teknoloji ürünleri hayatımızda yoktu ve buna rağmen hayatımızı sürdürebiliyorduk. Ancak dalgaları hayatımızdan çıkaramayacağımız durumlar da vardır. Dünya’daki yaşamın kaynağı olan enerjinin Güneş’ten ışık dalgalarıyla geldiğini düşünürsek dalgaların hem yaşam hem de evrenin varlığı açısından ne kadar önemli olduğunu anlayabiliriz. Peki, bu denli önemli olan dalgaların özellikleri nelerdir?
Dalga Nedir? Dalgaların Özellikleri Nelerdir?
Dalga olayı aslında enerjinin bir yerden başka bir yere taşınmasıdır. Örneğin durgun bir göle attığımız bir taşın suyun yüzeyinde oluşturduğu dalgaların kıyıya kadar ilerlediğini görürüz. Aslında kıyıya ulaşan, taşın atıldığı noktadaki suyun kendisi değildir. O noktada ortaya çıkan enerji su dalgaları ile kıyıya kadar iletilir. Dalga hareketi, ortamdaki titreşimlerin uyumlu hareketi olarak görülebilir. Su dalgasında her bir su molekülü hem aşağı-yukarı hem de ileri-geri yönde yaptıkları titreşim hareketinin birleşimi sonucu oluşan dairesel bir yörünge izler.
Yukarıdaki görselde durgun bir suda su dalgasının nasıl oluştuğu ve nasıl ilerlediği görülüyor.
Bu sırada bir yandan da enerjiyi komşu moleküllere ileterek onların da benzer hareketi yapmalarını sağlar. Yani suyun yüzeyindeki her molekül birbiri ardınca hareket eden ancak birbirlerinden bağımsız titreşim kaynaklarıdır. Böylece ilerleme doğrultusu boyunca oluşan dalga kıyıya kadar ulaşır.
Dr. Daniel A. RussellCC BY-NC-ND
Ses dalgası, elektromanyetik dalga, deniz dalgası, kütleçekimsel dalga ya da Meksika dalgası… Farklı özelliklere sahip olsalar da hepsi “genlik”, “dalga boyu” ve “frekans” gibi ortak nicelikleri içeren tek bir formülle ifade edilebilir. Türü ne olursa olsun bir dalganın hızı (v) dalga boyu (l) ve frekansa (f) bağlıdır. Dalgalar arasındaki ayırt edici bir özellik de dalganın titreşim doğrultusu (genliğinin doğrultusu) ile dalganın ilerleme doğrultusunun birbirine göre durumudur. Ses dalgalarında olduğu gibi bir dalganın titreşim doğrultusu ile ilerleme doğrultusu aynı ise boyuna dalga, elektromanyetik dalgalarda olduğu gibi titreşim doğrultusu ilerleme doğrultusuna dikse enine dalga olarak sınıflandırılır.
Hareketin tekrar etmesi için geçen süreye periyot (T) denir. Frekans (f) ise bir saniyede hareketin kaç kez tekrarladığının ölçüsüdür ve Hertz (Hz yani 1/saniye) birimiyle ifade edilir. Taneciğin aşağı-yukarı hareketini tekrar ettiği süre içinde (periyot) dalga ilerleme doğrultusunda dalga boyu kadar (l) yol alır. Dalganın hızı (v) ile dalga boyu ve frekans arasındaki ilişki v=lf şeklinde ifade edilir.
Ses dalgası ve su dalgası gibi dalgaların kaynağı mekanik hareket olduğu için (bu tür dalgalar mekanik dalgalar olarak isimlendirilir) oluşabilmeleri ve ilerleyebilmeleri için ortamda katı, sıvı ya da gaz hâlde madde tanecikleri olması gerekir. Elektromanyetik ve kütleçekimsel dalgalar ise boş uzayda da oluşup ilerleyebilirler. Mekanik olmayan dalga türlerinden biri olan elektromanyetik dalgada enerji titreşen elektrik alan ve manyetik alan sayesinde taşınır. Mekanik olmayan dalgalar boşlukta ışık hızında (saniyede yaklaşık km) ilerler, daha yoğun ortamlarda ise yayılma hızları azalır. Mekanik dalgaların hızını ise dalganın yayıldığı ortamın özelliği belirler. Bu dalgaların hızı ışık hızından çok daha azdır. Örneğin ses havada yaklaşık km/h (saniyede 0,34 km) hızla ilerler.
Teknolojik aletlerin çalışma prensibi elektromanyetik dalgalara dayandığından günlük hayatımızı en çok etkileyen dalgalar elektromanyetik dalgalardır. Elektromanyetik dalgalarda elektrik alanın ve manyetik alanın titreşim doğrultuları hem birbirlerine hem de ilerleme doğrultusuna diktir.
Elektromanyetik dalgada elektrik alanın ve manyetik alanın titreşim doğrultuları hem birbirine hem de ilerleme doğrultusuna diktir.
Işık Tayfı (Elektromanyetik Spektrum) Nedir? Elektromanyetik Dalgalar Nerelerde Kullanılır?
Elektromanyetik dalgalar boşlukta ışık hızında yayılır ve frekans aralığı çok geniştir. Elektromanyetik dalgaların belirli frekans aralıkları farklı isimlerle anılır. Bu sınıflandırma ışık tayfı olarak isimlendirilir. İnsan gözü görünür bölge aralığındaki elektromanyetik dalgaları algılayabilir. Frekansı görünür ışıktan küçük olan elektromanyetik dalgalar özellikle elektronik teknolojisinde bilgi transferinde kullanılır. Örneğin radyo ve televizyon yayınları, kablosuz internet, mobil iletişim sinyalleri bu frekans bölgesindedir. Frekansı görünür ışıktan büyük olan elektromanyetik dalgalar, örneğin X-ışınları ise tıp-sağlık alanında ve malzeme analizinde kullanılır.
Elektromanyetik dalganın frekansı çok geniş bir aralıkta olabilir.
Ses dalgaları, bu dalgaları üretebilen ve algılayabilen organlara sahip olan canlılar arasında iletişimde kullanılır. Ancak ses dalgalarının yayılabilmesi için ortamda madde taneciklerinin bulunması gerektiğinden genellikle kısa mesafeler arası iletişimde kullanılabilirler. Elektromanyetik dalgalar ise hem madde tanecikleri içeren ortamlarda hem de boşlukta yayılabilir. Teknolojik cihazlar (örneğin basit bir direnç, bobin ve kondansatör devresi) ile üretebildiğimiz elektromanyetik dalgalar aracılığıyla bilgiyi çok uzak mesafelere iletebiliriz. Örneğin Mars yüzeyinde görev yapan uzay araçlarının Dünya’dan kontrol edilmesini sağlayan komutlar ve uzay araçlarının gezegen hakkında topladığı bilgiler ve çektiği fotoğraflar elektromanyetik dalgalar sayesinde iletilir.
Elektromanyetik dalgaları aynı zamanda evren hakkında bilgi edinmek için de kullanırız. Elektromanyetik dalgalar boş uzayda enerjilerini kaybetmeden ışık hızında ilerler ve evrenin çok uzak noktaları hakkında bilgi edinmemizi sağlar.
Evren ve uzak gökadalar hakkında yakın zamanlara kadar yalnızca elektromanyetik dalgaları kullanarak bilgi edinebiliyorduk. Varlığı ’da Albert Einstein tarafından öngörülen kütleçekimsel dalgaların yılında doğrudan gözlemlenmesinden sonraysa evren hakkında kütleçekimsel dalgalar kullanılarak da bilgi elde edilmeye başlandı.
Kaynaklar:
Yazar Hakkında:
Prof. Dr. Hüseyin Sarı
Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fizik Mühendisliği Bölümü
Sesin yayılması için maddesel ortama ihtiyaç vardır. Yani boşlukta ses yayılmaz. Ses dalgalar halinde yayılır. Ses kaynağından çıkan ses maddenin taneciklerini titreştirir. Bu nedenle ses yayılır. Ses dalgasının her bir tam devrinde bir sıkışma ve bir seyrekleşme serisi vardır. Ses, tanecikten taneciğe yayılır, tanecikler ne kadar sık ise o kadar hızlıdır. Sesin yayılma hızı sırasıyla katıdan sıvıya, sıvıdan gaza azalır. Hız (V) = uzaklık (D)/ süre (t) biçiminde gösterilen genel hız formülü aslında teorik bir değer niteliği taşımamaktadır. Çünkü bu formülde göz önüne alınmayan dış faktörler, ses dalgalarının hızı üzerinde bir dizi etkiler yaratır. Örneğin rüzgâr sesi uzaklara taşır, gece ve gündüzün sıcaklık farkları ses dalgalarını etkiler. Ses dalgaları katılarda yaklaşık olarak &#;m/s hızla yayılır. Suda &#;m/s hızla yol alır. Havada &#;m/s yol alır.
Sesin yapısal yönü[değiştir kaynağı değiştir]
Bir saniyelik zaman içerisinde değişken hareketin ya da titreşimlerin sayısı frekans olarak tanımlanır. Frekans arttıkça ses tizleşir. Sesin yapısal yönünü frekans belirler.
Sesin tınısı[değiştir Doppler Etkisi Nedir?
Doppler Etkisi Nasıl Meydana Gelir?
Doppler etkisinin nasıl meydana geldiğini anlamak için bir ses kaynağının ürettiği belirli bir frekansa (birim zamandaki titreşim sayısı) ve dolayısıyla belirli bir dalga boyuna (dalganın iki tepe noktası arasındaki mesafe) sahip seslerin bir gözlemci tarafından nasıl algıladığını ele alalım. Kaynaktan yayılan sesler taşıyıcı bir ortamın içinde (su, hava vb.) yol alarak gözlemciye ulaşır. Kaynaktan yayılan sesin gözlemciye ulaşması sırasında geçen süre, aradaki mesafeye ve sesin ortamdaki yayılma hızına bağlı olarak değişir. Eğer kaynak ve gözlemci birbirlerine göre hareket etmiyorlarsa, gözlemcinin algıladığı ses frekansı kaynaktan yayılan seslerin frekansıyla aynı olacaktır. Ancak kaynak ve gözlemci hareket etmeye başladığında durum değişir. Kaynak ve gözlemci birbirlerinden uzaklaşıyorlarsa gözlemcinin algıladığı seslerin frekansı düşer. Çünkü kaynağın ürettiği ses dalgasının her bir tepe noktası gözlemciye ulaşırken kendisinden önceki tepe noktalarından daha fazla yol kateder. Böylece gözlemci sesleri giderek daha seyrek algılamaya başlar yani algılanan seslerin frekansı azalır, dalga boyu uzar. Kaynak ve gözlemcinin birbirine yaklaşması durumundaysa tam tersi olur. Kaynaktan yayılan sesin her bir tepe noktası gözlemciye ulaşmak için kendisinden önce yayılanlardan daha az yol kateder. Dolayısıyla gözlemci sesleri giderek daha sık algılamaya başlar yani gözlemlenen seslerin frekansı artar, dalga boyu kısalır.
Doppler Etkisi Örnekleri
Doppler etkisini günlük hayatta gözlemleyebiliriz. Örneğin bir yolun kenarında beklerken bize yaklaşan taşıtların motorundan çıkan seslerin frekansının giderek arttığını duyarız. Araç yanımızdan geçip bizden uzaklaşmaya başladığındaysa frekans giderek azalır.
Söz konusu insan gözü tarafından algılanan renkler (elektromanyetik dalgalar) olduğunda, Doppler etkisi algılanan ışık ışınlarının renginin kaymasına sebep olur. Örneğin Dünya’ya yaklaşan gök adalardan gelen ışığın frekansı artarken Dünya’dan uzaklaşan gök adalardan gelen ışığın frekansı azalır. İnsan gözü tarafından algılanan renklerin en düşük frekanslı olanı kırmızı ışık, en yüksek frekanslı olanıysa mavi-mor ışıktır. Bu yüzden Doppler etkisi nedeniyle frekansı artan ışık ışınlarının renginin maviye, frekansı azalan ışık ışınlarının rengininse kırmızıya kaydığı söylenir. Dünya’ya yaklaşan gök adalardan gelen ışık maviye, uzaklaşan gök adalardan gelen ışıksa kırmızıya kayar.
nest...
Doppler Etkisi Nedir?
Doppler Etkisi Nasıl Meydana Gelir?
Doppler etkisinin nasıl meydana geldiğini anlamak için bir ses kaynağının ürettiği belirli bir frekansa (birim zamandaki titreşim sayısı) ve dolayısıyla belirli bir dalga boyuna (dalganın iki tepe noktası arasındaki mesafe) sahip seslerin bir gözlemci tarafından nasıl algıladığını ele alalım. Kaynaktan yayılan sesler taşıyıcı bir ortamın içinde (su, hava vb.) yol alarak gözlemciye ulaşır. Kaynaktan yayılan sesin gözlemciye ulaşması sırasında geçen süre, aradaki mesafeye ve sesin ortamdaki yayılma hızına bağlı olarak değişir. Eğer kaynak ve gözlemci birbirlerine göre hareket etmiyorlarsa, gözlemcinin algıladığı ses frekansı kaynaktan yayılan seslerin frekansıyla aynı olacaktır. Ancak kaynak ve gözlemci hareket etmeye başladığında durum değişir. Kaynak ve gözlemci birbirlerinden uzaklaşıyorlarsa gözlemcinin algıladığı seslerin frekansı düşer. Çünkü kaynağın ürettiği ses dalgasının her bir tepe noktası gözlemciye ulaşırken kendisinden önceki tepe noktalarından daha fazla yol kateder. Böylece gözlemci sesleri giderek daha seyrek algılamaya başlar yani algılanan seslerin frekansı azalır, dalga boyu uzar. Kaynak ve gözlemcinin birbirine yaklaşması durumundaysa tam tersi olur. Kaynaktan yayılan sesin her bir tepe noktası gözlemciye ulaşmak için kendisinden önce yayılanlardan daha az yol kateder. Dolayısıyla gözlemci sesleri giderek daha sık algılamaya başlar yani gözlemlenen seslerin frekansı artar, dalga boyu kısalır.
Doppler Etkisi Örnekleri
Doppler etkisini günlük hayatta gözlemleyebiliriz. Örneğin bir yolun kenarında beklerken bize yaklaşan taşıtların motorundan çıkan seslerin frekansının giderek arttığını duyarız. Araç yanımızdan geçip bizden uzaklaşmaya başladığındaysa frekans giderek azalır.
Söz konusu insan gözü tarafından algılanan renkler (elektromanyetik dalgalar) olduğunda, Doppler etkisi algılanan ışık ışınlarının renginin kaymasına sebep olur. Örneğin Dünya’ya yaklaşan gök adalardan gelen ışığın frekansı artarken Dünya’dan uzaklaşan gök adalardan gelen ışığın frekansı azalır. İnsan gözü tarafından algılanan renklerin en düşük frekanslı olanı kırmızı ışık, en yüksek frekanslı olanıysa mavi-mor ışıktır. Bu yüzden Doppler etkisi nedeniyle frekansı artan ışık ışınlarının renginin maviye, frekansı azalan ışık ışınlarının rengininse kırmızıya kaydığı söylenir. Dünya’ya yaklaşan gök adalardan gelen ışık maviye, uzaklaşan gök adalardan gelen ışıksa kırmızıya kayar.