Elektromanyetik Dalgalar. Test 1 in Çözümleri. 4. Gözlemci kaynağa yaklaştığına göre; c bağıntısını yazabiliriz. f g

Transkript

1 39 Elektromanyetik Dalgalar 1 Test 1 in Çözümleri 1. Radyo dalgaları elektronların titreşiminden doğan elektromanyetik dalgalar olup ışık hızıyla hareket eder. Radyo dalgalarının titreşim frekansı ışık dalgalarınınkine göre daha düşüktür. Yani radyo dalgaları düşük frekanslı ışık dalgasıdır denilebilir. Diğer yandan bir ses dalgası maddenin mekanik titreşiminden elde edilir ve elektromanyetik dalga değildir. Öyleyse radyo dalgaları ses dalgası değildir. 2. Radyo dalgaları, diğer elektromanyetik dalgalara göre daha uzun dalga boylarına sahip olmalarına karşın ışık hızıyla hareket ederler. Söz konusu istasyonda üretilen dalgaların dalga boyu; λ = f 3. λ = = 150 m bulunur Elektromanyetik dalgalarda da doppler olayı vardır. Anak elektromanyetik dalgalarda yalnıza kaynak ve gözleminin bağıl hareketi anlamlıdır. Çünkü gözleminin hızı ile dalga kaynağının hızı ne olursa olsun elektromanyetik dalganın hızı sabit ve değerindedir. hareketsiz G 1 gözlemisi dalgaların kırmızıya kaydığını görür G K 1 K 2 K 3 4 K 4 hareketsiz G 2 gözlemisi dalgaların maviye kaydığını görür G 1 G 2 Nihat Bilgin Yayınılık 4. Gözlemi kaynağa yaklaştığına göre; vb fg = fk( 1 + ) bağıntısını yazabiliriz. f g > f olduğuna göre gözlemi radyo dalgalarının frekansını büyümüş olarak algılar. 5. K gözlüğündeki çizgiler düşey eksenlidir. Bu gözlük takıldığında yatay yüzeylerden gelen parlamaların büyük kısmını oluşturan yatay polarize ışık bloke edilir. Bu gözlük özellikle araba kullanılırken takılmalıdır. L gözlüğü ise 3 boyutlu filmleri seyretmek için uygundur. 6. B manyetik alanı sabit v hızıyla hareket ederken, B nin olduğu bölgede B v değerinde bir elektriksel alan oluşur. Buna göre E = B v ifadesi doğrudur. 7. Elektromanyetik dalgalar; Işık hızı ile yayılırlar. Enine dalgalardır. Girişim ve kırınım yaparlar. Doğrular boyuna yayılırlar. Elektrik ve manyetik alanlardan etkilenmezler. Buna göre yanlış olan seçenek B dir. dalga yayarak sağa doğru ilerleyen kaynak Kaynağın yaklaştığı gözlemi, dalgaların ön tarafta toplandıklarını bir başka ifadeyle, dalga boyu küçülerek maviye kaydığını görür. Kaynağın uzaklaştığı gözlemi ise dalgaların dalga boylarının büyüdüğünü ve kırmızıya kaydığını görür.. Durgun bir gözlemiye göre yükün etrafında elektrik alanın yanında manyetik alanın da oluşması için yüklü ismin ivmeli hareket etmesi gerekir. Elektromanyetik dalgalar yüklü isimlerin ivmeli hareketi sonuu oluşurlar.

2 2 ELEKTROMANYETİK DALGALAR Durgun elektrik yüklü bir ismin etrafında elektrik alan oluşur. Anak manyetik alan oluşmaz. Dairesel bir yörüngede dolanan elektrik yüklü bir isim ivmeli hareket yapar. Bu ismin çevresinde elektrik alanın yanında manyetik alan da oluşur Doğrusal bir yörüngede sabit ivme ile hareket eden yüklü bir ismin de çevresinde elektrik ve manyetik alan oluşur. 9. Elektromanyetik dalgaların dalga boyu, dalgaları üreten kaynağın frekansına bağlı olarak değişir. Bu nedenle I. yargı doğrudur. Elektromanyetik dalgaların dalga boyu, kaynağın hareket yönüne bağlı değildir. Bağlıdır denildiği için II. yargı yanlış olur. Elektromanyetik dalgaların dalga boyu yayılmanın olduğu ortama bağlı olduğundan III. yargı doğrudur.. Elektromanyetik dalgaların(ışımaların) oluşuyla ilgili bazı özellikler şöyledir. Radyo dalgaları, iletkenlerin içinde titreşen elektronlardan oluşur. Mor ötesi ışınlar, elektrik arklarından ve gaz boşalmalarından oluşur. X-ışınları, elektronların bir hedefe çarptırılıp durdurulmaları sonuu oluşur. Gama ışınları, radyoaktif atomların çekirdeklerinden yayılır. Mikrodalgalar çok sıak isimlerden yayılmazlar. Bu nedenle yanlış olan seçenek E dir. 11. Bütün dalgalar; Yansıma yapma Girişim yapma Enine veya boyuna yayıma Kırılmaya uğrama özelliklerine sahiptir. Elektromanyetik dalgalar da bu özelliklere sahiptir. Ayrıa özel olarak elektromanyetik dalgaların yayılma hızı ışık hızına eşittir. Nihat Bilgin Yayınılık 12. -ışınları radyoaktif atomların çekirdeklerinden yayılır. Uyarılmış radyoaktif atomların çekirdeğinin daha düşük enerji seviyelerine dönerken yaydığı ışınlar (elektromanyetik dalga) -ışınlarıdır. 13. (+) yüklü bir ismin basit harmonik hareket yapması, veya (+) yüklü bir ismin çembersel hareket yapması olayları ivmeli harekettir. Yüklü bir isim ivmeli hareket yaptığında çevresine elektromanyetik dalga yayar. (+) yüklü bir isim sabit v hızı ile hareket ettiğinde ivme olmadığından bu yükün çevresinde sadee elektrik alan çizgileri oluşur. Elektromanyetik dalgalar oluşmaz. 14. Radyo dalgalarının özellikleri aşağıdaki gibidir. Düşük frekanslı elektromanyetik dalgadır (ışıktır) Elektrik yüklerinin ivmelendirilmesi sonuu oluşur. Işık hızıyla hareket eder. Elektromanyetik dalga olduklarından boşlukta da yayılır. Radyo dalgaları yüksek enerjili ses dalgaları değildir. 15. Kızılötesi ışınlar; Termal kemeralarda Hastalık teşhisinde Fotoğraf makinelerinde kullanılır. 16. Elektromanyetik dalgalar; Boşluk ve havada Cam ve su gibi saydam ortamlarda Kristal yapılı katılarda yayılırlar.

3 + ELEKTROMANYETİK DALGALAR 3 Test 2 nin Çözümleri 1. Mikrodalgalar; Çok kısa dalga boylu radyo dalgalarıdır. Radar, fırın ve kısa mesafe telefon bağlantılarında kullanılır. 2. Kızılötesi dalgalar; Bütün sıak isimlerden yayılırlar. Maddeler tarafından soğurulurlar. Soğurma sonuu dalga enerjisi ısı enerjisine dönüşür. Fotoğraf makinelerinde kullanılırlar. Işık hızı ile hareket ederler. Işık hızına yakın hızlarla hareket ederler ümlesi yanlıştır. 3. Mor ötesi ışınlar; 4. Güneş yanıklarının başlıa nedenidir. Güneşten gelen mor ötesi ışınların büyük kısmı ozon tabakasına takılır. Elektromanyetik dalgadır. metal hedef (anot) elektronlar katot (flaman) havası boşaltılmış Nihat Bilgin Yayınılık açısı olup hedeften çıkan X-ışınları tüpün çeperlerinden dışarı çıkar. Elektronların yavaşlamadan hedefe varmalarını sağlamak için tüpün havası boşaltılmıştır. X-ışınlarının oluşum mekanizması, fotoelektrik olaya neden olan olayın tam tersidir. Yüksek hızlarla metal bir hedef üzerine gönderilen serbest elektronlar, enerjilerinin tamamını veya bir kısmını burada çarpmış oldukları metal atomlarına devrederek, çok küçük dalga boylu (çok yüksek frekanslı) elektromanyetik dalgaların salınmasına neden olurlar. Elektromanyetik dalgalar içinde frekansı en yüksek olan ışın gama ışınlarıdır. X-ışınları elektromanyetik dalga olduklarından ışık hızı ile yayılır. Bu ışınlar kristallerin inelenmesi için kullanılır. 5. Yüklü bir isim ivmeli hareket yaparsa elektromanyetik dalga yayar. Yüklü isim hızlanırsa ya da yavaşlarsa ivmeli hareket yapmış olur. Bunun sonuunda da elektromanyetik dalga yayar. Sabit hızla hareket ettiğinde çevresine elektromanyetik dalga yaymaz. 6. Kırmızı lazer ışını Gökkuşağındaki mor renk Telsiz haberleşmesi TV yayınları Elektromanyetik dalga biçiminde yayılırlar. β parçaıkları hareketli elektronlar olup, elektromanyetik dalga değildir. + hızlandırıı gerilim ısıtıı gerilim X-ışınları Üzerinden elektrik akımı geçirilen katot, termo iyonik yayımlama yolu ile elektron sağlar. Katot ile metal hedef arasına uygulanan yüksek hızlandırıı gerilim, elektronları hedefe doğru hızlandırır. Hedef yüzeyinin elektron hüzmesine göre belli bir 7. Görünür ışık, X-ışınları ve -ışınlarının hızları aynı olup ışık hızı kadardır. Görünür ışık, X-ışınları ve -ışınlarının dalga boyları farklıdır. Görünür ışık, X-ışınları ve -ışınlarının dalga boyları farklı olduğundan frekansları da farklıdır.

4 4 ELEKTROMANYETİK DALGALAR. Elektromanyetik dalgalar; Enerji taşırlar Kendilerini oluşturan elektrik ve manyetik alanlar aynı fazdadır. Enine dalgalardır. şeklinde ortak özelliklere sahiptir. 12. Uydu K dan L ye hareket ederken Dünyadaki gözlemiye yaklaşır. Bu nedenle tayf çizgisinde maviye kayma gerçekleşir. Uydu L den M ye hareket ederken Dünyadaki gözlemiden uzaklaşır. Bu durumda da tayf çizgisinde kırmızıya kayma gerçekleşir. 9. Hem radyo dalgalarını hem de ışık dalgalarını yansıtan yüzeyler parlak metaller ve beyaz duvarlardır. Siyah duvarlar ise radyo dalgalarını ve ışığı yansıtmaz, aksine soğurur.. Elektromanyetik dalga yayan ışık kaynağıyla bir gözleminin birbirine göre hareketinin oluşturduğu doppler olayı inelendiğinde; Kaynak ve gözleminin birlikte aynı yönde ve aynı hızla hareket etmesi durumunda doppler olayı oluşmaz. I. yargı yanlıştır. Kaynak durgun iken gözleminin hareket etmesi halinde dopplar olayı gerçekleşir. II. yargı doğrudur. Gözlemi durgun iken kaynağın hareket etmesi halinde doppler olayı gerçekleşir. Nihat Bilgin Yayınılık 13. Ampul polarize olmayan doğal ışık yaymaktadır. K ve L filtrelerinin düşey polarize olmuş enine dalgaları geçirebilmesi için A seçeneğindeki gibi yerleştirilmesi gerekir. Bu durumda enine dalganın sadee düşey doğrultuda olan titreşimleri geçebilir. 14. Televizyon yayınları Radar dalgaları Görülebilir ışınlar Gama ışınları Elektromanyetik dalgalardır. Ultrason ihazlarında kullanılan dalgalar yüksek frekanslı ses dalgaları olup elektromanyetik dalga değildir. 11. Radar ihazlarından yayılan elekromanyetik dalgalar, hareketli kaynak gibi davranan hedef uçaktan yansır ve ihaza geri dönerken f kadar doppler frekans kaymasına uğrar. İzlenen uçak yaklaşıyor ise f de artış, uzaklaşıyor ise f de azalma görülür. Buna göre uçağın hızı ile hareket yönü dalganın frekansını etkiler. Radar-uçak arasındaki uzaklık etkilemez. 15. I, II ve III ile verilen bilgiler elektromanyetik dalgaların ortak özelliklerindendir.

5 ELEKTROMANYETİK DALGALAR 5 dalgaboyu (m) 3x 4 3 3x 4 görünür ışık 3x 3x 20 radyo dalgaları kızıl ötesi mor ötesi gama ışınları mikrodalgalar x-ışınları frekans (Hz) 16. Elektromanyetik dalgaların tayf çizgisinde radyo dalgalarından gama ışınlarına doğru frekans büyür, dalga boyu ise küçülür v Df = f k 2v = v = = m/ s bulunur. 17. Kaynak gözlemiden uzaklaşmakta olup gözleminin algıladığı frekans; v f g = f b k 1 - m bağıntısıyla hesaplanır. Bağıntıdan da görüleeği gibi gözlemi frekansı küçülmüş olarak algılar. 1. Kaynak gözlemiye yaklaşmakta olup gözlemi hareketsizdir. v f g = f b k 1 + m yazabiliriz. L araındaki gözlemi K araından gelen ışığın frekansını büyümüş olarak, dalga boyunu ise küçülmüş olarak algılar. I. ve II. yargılar doğrudur. Nihat Bilgin Yayınılık 21. Kuleye yaklaşmakta olan uçak, kulenin radyo dalgalarını; 2v f = fk bağıntısıyla belirlenen frekans farkı ile algılar Df = 12 3 Df = 3600 Hz ve daha büyük frekansla algılar. 19. K araı elektromanyetik dalga kaynağına yaklaşmakta olduğundan; 0, 1 fk = f( 1 + ) = 1, 1f bulunur. L araı elektromanyetik kaynaktan uzaklaşmakta olduğundan 0, 1 fl = f( 1 - ) = 0, 9f bulunur. Frekanslar arasındaki ilişki ise; f K > f > f L olur. 22. Yıldızlardan birini gözlemleyen astronot yıldız ışığının kırmızıdan maviye kaydığını gözlemliyorsa yıldız astronota yaklaşıyor demektir.