Düzlem Elektromanyetik Dalgalar

Benzer belgeler
Elektromanyetik Dalga Teorisi

Işıma Şiddeti (Radiation Intensity)

Bir antenin birim katı açıdan yaydığı güçtür. U=Işıma şiddeti [W/sr] P or =Işıma yoğunluğu [ W/m 2 ]

KUTUPLANMA (Polarizasyon) Düzlem elektromanyetik dalgaların kutuplanması

Fizik 101: Ders 3 Ajanda

PROF.DR. MURAT DEMİR AYDIN. ***Bu ders notları bir sonraki slaytta verilen kaynak kitaplardan alıntılar yapılarak hazırlanmıştır.

Elektromanyetik Dalga Teorisi Ders-3

BİRİM ŞEKİLDEĞİŞTİRME DÖNÜŞÜMÜ

VEKTÖRLER KT YRD.DOÇ.DR. KAMİLE TOSUN FELEKOĞLU

ELASTİK DALGA TEORİSİ

z z Genel yükleme durumunda, bir Q noktasını üç boyutlu olarak temsil eden kübik gerilme elemanı üzerinde 6 bileşeni

2. İKİ BOYUTLU MATEMATİKSEL MODELLER

ELASTİK DALGA YAYINIMI

Q27.1 Yüklü bir parçacık manyetik alanfda hareket ediyorsa, parçacığa etki eden manyetik kuvvetin yönü?

ELASTİK DALGA YAYINIMI

BÖLÜM 3: İLETİM HAT TEORİSİ

FİZ217 TİTREŞİMLER VE DALGALAR DERSİNİN 2. ARA SINAV SORU CEVAPLARI

Bölüm-4. İki Boyutta Hareket

Waveguide to coax adapter. Rectangular waveguide. Waveguide bends

Elektromanyetik Dalga Teorisi

Chapter 1 İçindekiler

İşaret ve Sistemler. Ders 2: Spektral Analize Giriş

TİTREŞİM VE DALGALAR BÖLÜM PERİYODİK HAREKET

Mekanik Titreşimler ve Kontrolü. Makine Mühendisliği Bölümü

ELEKTROMANYETİK DALGALAR

BÖLÜM 2 AKIŞKANLARIN STATİĞİ (HİDROSTATİK)

Gerilme Dönüşümü. Bölüm Hedefleri

Leyla Yıldırım Bölüm BÖLÜM 2

BÖLÜM I GİRİŞ (1.1) y(t) veya y(x) T veya λ. a t veya x. Şekil 1.1 Dalga. a genlik, T peryod (veya λ dalga boyu)

AKIŞKANLAR MEKANİĞİ 1. YILİÇİ SINAVI ( )

Vektörler. Skaler büyüklükler. Vektörlerin 2 ve 3 boyutta gösterimi. Vektörel büyüklükler. 1. Şekil I de A vektörü gösterilmiştir.

EMAT ÇALIŞMA SORULARI

1 (c) herhangi iki kompleks sayı olmak üzere

RİJİT CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

İnce Antenler. Hertz Dipolü

[ 1, 1] alınırsa bu fonksiyon birebir ve örten olur. Bu fonksiyonun tersine arkkosinüs. f 1 (x) = sin 1 (x), 1 x 1

TRİGONOMETRİK FONKSİYONLARIN GRAFİKLERİ

ELEKTRİKSEL POTANSİYEL

( t) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

Bölümün İçeriği ve Amacı:

MECHANICS OF MATERIALS

Bölüm 4. İki boyutta hareket

Noktasal Cismin Dengesi

ELEKTROMANYETİK DALGA TEORİSİ DERS - 5

Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü

Parametrik doğru denklemleri 1

AKDENİZ ÜNİVERSİTESİ. Anten Parametrelerinin Temelleri. Samet YALÇIN

2.2 Bazıözel fonksiyonlar

Doç. Dr. Sabri KAYA Erciyes Üni. Müh. Fak. Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü. Ders içeriği

ELASTİK DALGA TEORİSİ

ÜNİTE. MATEMATİK-1 Prof.Dr.Murat ÖZDEMİR İÇİNDEKİLER HEDEFLER GRAFİK ÇİZİMİ. Simetri ve Asimtot Bir Fonksiyonun Grafiği

x ve y bileşenlerinin bağımsızlığı

Momentum iletimi. Kuvvetin bileşenleri (Momentum akısının bileşenleri) x y z x p + t xx t xy t xz y t yx p + t yy t yz z t zx t zy p + t zz

ALTERNATİF AKIMIN DENKLEMİ

1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ

UYGULAMALI DİFERANSİYEL DENKLEMLER

İletken Düzlemler Üstüne Yerleştirilmiş Antenler

Bir cismin iki konumu arasındaki vektörel uzaklıktır. Başka bir ifadeyle son konum (x 2 ) ile ilk konum

STATİK MÜHENDİSLİK MEKANİĞİ. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN

Alternatif Akım; Zaman içerisinde yönü ve şiddeti belli bir düzen içerisinde değişen akıma alternatif akım denir.

PARABOL. çözüm. kavrama sorusu. çözüm. kavrama sorusu

YILDIZLARIN HAREKETLERİ

ALTERNATİF AKIMIN TEMEL ESASLARI

Bu bölümde Coulomb yasasının bir sonucu olarak ortaya çıkan Gauss yasasının kullanılmasıyla simetrili yük dağılımlarının elektrik alanlarının çok

İÇİNDEKİLER UZAY AKSİYOMLARI UZAYDA DOGRU VE DÜZLEMLER DİK İZDÜŞÜM

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü

1996 ÖYS. 2 nin 2 fazlası kız. 1. Bir sınıftaki örencilerin 5. örencidir. Sınıfta 22 erkek öğrenci olduğuna göre, kız öğrencilerin sayısı kaçtır?

Fizik 101: Ders 23 Gündem

Doç. Dr. Sabri KAYA Erciyes Üni. Müh. Fak. Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü. Ders içeriği

NOKTANIN ANALİTİK İNCELEMESİ NOKTANIN ANALİTİK İNCELEMESİ

Doç. Dr. Sabri KAYA Erciyes Üni. Müh. Fak. Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü. Ders içeriği

Ödev 1. Ödev1: 600N luk kuvveti u ve v eksenlerinde bileşenlerine ayırınız. 600 N

BASİT HARMONİK HAREKET

AST202 Astronomi II. Doç. Dr. Tolgahan KILIÇOĞLU

EĞİM, BİR DOĞRUNUN DENKLEMİ VE EĞİMİ ARASINDAKİ İLİŞKİ

ELASTİK DALGA YAYINIMI

Saf Eğilme (Pure Bending)

Akışkan Kinematiği 1

Light Amplification by Stimulated Emission of

KATI CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

Kuadratik Yüzeyler Uzayda İkinci Dereceden Yüzeyler

BÖLÜM-2. Sabit katsayılı çizgisel homojen diferansiyel denklem örneği olarak

Bölüm 3: Vektörler. Kavrama Soruları. Konu İçeriği. Sunuş. 3-1 Koordinat Sistemleri

Diverjans teoremi ise bir F vektörüne ait hacim ve yüzey İntegralleri arasındaki ilişkiyi ortaya koyar ve. biçiminde ifade edilir.

Ders 7: Konikler - Tanım

Nokta uzayda bir konumu belirtir. Noktanın 0 boyutlu olduğu kabul edilir. Herhangi bir büyüklüğü yoktur.

4. Sunum: AC Kalıcı Durum Analizi. Kaynak: Temel Mühendislik Devre Analizi, J. David IRWIN-R. Mark NELMS, Nobel Akademik Yayıncılık

MATERIALS. Basit Eğilme. Third Edition. Ferdinand P. Beer E. Russell Johnston, Jr. John T. DeWolf. Lecture Notes: J. Walt Oler Texas Tech University

2. Işık Dalgalarında Kutuplanma:

BÖLÜM V SİNÜZOİDAL KARARLI DURUM GÜÇ HESAPLARI

DENEY 7 DALGALI GERİLİM ÖLÇÜMLERİ - OSİLOSKOP

BATMIŞ YÜZEYLERE GELEN HİDROSTATİK KUVVETLER. Yatay bir düzlem yüzeye gelen hidrostatik kuvvetin büyüklüğünü ve etkime noktasını bulmak istiyoruz.

İÇİNDEKİLER. Ön Söz...2. Adi Diferansiyel Denklemler...3. Birinci Mertebeden ve Birinci Dereceden. Diferansiyel Denklemler...9

BAHAR YARIYILI FİZİK 2 DERSİ. Yrd. Doç. Dr. Hakan YAKUT. Fizik Bölümü

YAY DALGALARI. 1. m. 4. y(cm) Şe kil de 25 cm lik kıs mı 2,5 dal ga ya kar şı lık ge lir.

Doğrusal Fonksiyonlar, Karesel Fonksiyonlar, Polinomlar ve Rasyonel Fonksiyonlar, Fonksiyon Çizimleri

MADDESEL NOKTANIN EĞRİSEL HAREKETİ

BÖLÜM 4 TEK SERBESTLİK DERECELİ SİSTEMLERİN HARMONİK OLARAK ZORLANMIŞ TİTREŞİMİ

STATİK MÜHENDİSLİK MEKANİĞİ. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN

V = g. t Y = ½ gt 2 V = 2gh. Serbest Düşme NOT:

Transkript:

Düzlem Elektromanetik Dalgalar Düzgün Düzlem Dalga: E nin, (benzer şekilde H nin) aılma önüne dik sonsuz düzlemlerde, anı öne, anı genliğe ve anı faza sahip olduğu özel bir Maxwell denklemleri çözümüdür. Düzlem dalgalar gerçekte oktur, çünkü oluşturulmaları için sonsuz boutlarda kanaklar gerekir. Bununla birlikte eğer bir kanaktan eterince uzakta isek, Dalga Cephesi (sabit faz üzei) neredese küresel hale gelir ve dev bir kürenin üzeinin çok küçük bir kısmı bir düzleme çok akındır.

Düzlem Elektromanetik Dalgalar (a) Düzlem dalga (b) Küresel dalga

Kaıpsız Ortamda Düzlem Dalgalar 1. Boşlukta Düzlem Dalgalar. -önünde polarize olmuş, z doğrultusunda aılan elektromanetik dalganın elektrik alan bileşeni; Ezt (,) E(,) zt E() ze jt Boşlukta, dalganın faz hızı ışık hızı c e eşittir.

Kaıpsız Ortamda Düzlem Dalgalar 1 boutlu dalga denklemi 2 E ( z) E ( z) d E ( z) j 0 ( ) 0 z c t dz c 2 2 2 1 jt 2 2 2 E 2 2 z e

Kaıpsız Ortamda Düzlem Dalgalar vea k, dalga saısı: 2 2 d E ( z) E ( ) 0 2 z dz c 2 E ( z) E ( z) d E ( z) j 0 ( ) 0 z c t dz c 2 2 2 1 jt 2 2 2 E 2 2 z e 2 f 2 k c c 1- Boutlu dalga (Helmzholtz) denklemi : 2 d E ( z) ke 2 ( z) 0 2 dz

Zamanda Harmonik Düzlem Dalgalar İkinci dereceden adi diferansiel formda olan dalga denkleminin çözümü; jkz E ( z) ae be jkz Kosinüs referansı çin E nin anlık ifadesi; j( tkz) j( tkz) E ae be E acos( t kz) bcos( t kz) Birinci terim +z önünde, ikinci terim ise z önünde giden dalgaı göstermektedir.

Zamanda Harmonik Düzlem Dalgalar Dalga boşlukta aılmaktadır, dolaısıla faz hızı aşağıdaki gibi tanımlanır. v k c

Örnek: EM dalganın elektrik alanı -önünde polarize olmuştur ve z önünde ilerlemektedir. Dalga bou 2 cm, genliği 2 V/m olduğuna göre elektrik alan ifadesini azınız. Dalga bou = 0.02 m: 2 f 2 c 310 c 0.02 8 10 k f 1.510 Hz15 GH z Dalga saısı: k 2 2 100 0.02 Ezt t zıˆ 6 9 (, ) 2 10 cos 2 15 10 50

Manetik Alan Şiddeti ve Karakteristik Empedans Manetik alan şiddeti Farada asasından bulunabilir; E(,) zt jbzt (,) j H(,) zt 0 H(,) z t ıˆ ˆ ˆ x ı ı z 1 j 0 x z j t kz 0 Ee 0 0 j( tkz) 1 Ee 0 k j( tkz) H( z, t) ( ıˆ ) ˆ x Ee 0 ı j0 z 0 x

Manetik Alan Şiddeti ve Karakteristik Empedans Ortamın Karakteristik Empedansı: Z c kc c k k Serbest Uza için: Z 0 Ezt (,) H(,) z t 0 0 120 376.73 1 1 H z t E e ıˆ ıˆ E z t A m j( tkz) x(,) 0 x z (,) ] Zc Zc Alan bileşenlerinden herhangi birini ve karakteristik empedansı biliorsak, diğer alan bileşenini bulabiliriz.

Örnek: Aşağıda, boşlukta verilen elektrik alan şiddeti vektörüne eşlik eden manetik alan şiddeti ifadesini bulunuz. Ezt t zıˆ 6 9 (, ) 2 10 cos 2 15 10 50 6 Ezt (, ) 210 ( zt, ) cos2 1510 t 50z ı ı Z 120 0 9 ˆ ˆ z ˆ 9 9 ( zt, ) 5.310 cos 2 15 10 t 50z ıx Am

Doppler Etkisi: Doppler etkisi (vea Doppler kaması), adını ünlü bilim insanı ve matematikçi Christian Andreas Doppler'den almakta olup, kısaca dalga özelliği gösteren herhangi bir fiziksel varlığın frekans ve dalga bou'nun hareketli (akınlaşan vea uzaklaşan) bir gözlemci tarafından farklı zaman vea konumlarda farklı algılanması olaıdır.

Doppler Etkisi:

Hareketsiz Kanak

Hareketli Kanak Moving Source v s

Formülün Çıkartılışı Hareketli Kanak Kanak bize doğru aklaşıorsa, = -v s T Denklemde er alan parametreler; = Dalganın dalgabou = Algılanan dalgabou v s = Kanağın hızı T = Dalganın periodu

Formülün Çıkartılışı Hareketli Kanak f o = Gözlenen frekans v = Dalga hızı = Algılanan dalgabou f o = Gözlenen frekans f s = Kanak frekansı v = Dalga hızı v s = Kanak hızı

Gözlemci Hareketli ise Yaklaşıorsa: Uzaklaşıorsa:

Genel Durum İki denklemi birleştirelim Hem kanağın hem de Gözlemcinin hareketli olması durumunda:

Genel Durum

Enine Elektromanetik Dalgalar E E.ˆ ı x x İle tanımlanan ve +z önünde aılan bir düzgün düzlem dalga H H.ˆ ı manetik alanına sahiptir. E ve H birbirine diktir ve bunların her ikisi de aılma önüne diktir. Böle bir dalga enine elektromanetik (TEM) dalganın, özel bir durumudur.

x +x ve +z önlerinde ilerleen düzgün düzlem dalganın - doğrultusundaki elektrik alan şiddeti aşağıdaki gibi ifade edilir. z jkxx jkzz ˆ 0 Exz (, ) Ee. ı k z k k x Dalga saısı vektörü k aşağıdaki gibi ifade edilir. k k. ıˆ k. ıˆ x x z z

Orijinden gelişigüzel bir noktaa olan arıçap vektörü R i de aşağıdaki gibi tanımlarız. x R xı. ˆ. ıˆ z. ıˆ x z z Bu tanımlarla elektrik alan ifadesini tekrar azarsak; jk.. R E E e. ıˆ 0 Bu elektrik alana eşlik eden manetik alan H, aşağıdaki gibi bulunur. 1 E j... 0 H E E0( kz. ıx kx. ız) e ˆ ˆ jk x x jk z z

Düzlem Dalgaların Kutuplaması (Polarizasonu) Bir düzlem dalganın kutuplanması (polarizasonu), elektrik alan şiddeti vektörünün uzada verilen bir noktadaki zamanla değişen davranışını açıklar. Örneğin bir düzlem dalganın E vektörü x önüne sabitlenmişse, dalgaa x- önünde sabitlenmiş doğrusal kutuplanmıştır denir. ( Üç tip polarizason vardır; E E.ˆ ı x x

Polarizason tipleri Doğrusal polarizason Dairesel polarizason Eliptik polarizason

Doğrusal polarizason Yata Vertical

Dairesel polarizason

Eliptik polarizason

Doğrusal polarizason

Dairesel polarizason

Dairesel polarizason

Düzlem Dalgaların Kutuplanması İki doğrusal kutuplanmış dalganın üst üste bindirilmesini düşünelim. Biri x- önünde kutuplanmış diğeri de - önünde kutuplanmış ve zaman fazında 90 derece (vea /2 radan) gecikmeli olsun. Fazör gösterimi; Ez ( ) E( zı ). ˆ E ( z). ıˆ 1 x 2 E. e. ıˆ je.. e. ıˆ jkz.. jkz.. 10 x 20 E E20 Burada 10 ve bu iki doğrusal kutuplanmış dalganın genliğini gösteren reel saılardır. E nin anlık ifadesi ise; j.. t Ezt (,) Re ˆ ˆ E1(). zıx E2(). z ı. e E ˆ ˆ 10.cos( tkz). ıx E20 cos( tkz ). ı 2

Düzlem Dalgaların Kutuplanması j.. t Ezt (,) Re ˆ ˆ E1(). zıx E2(). z ı. e E ˆ ˆ 10.cos( tkz). ıx E20 cos( tkz ). ı 2 Verilen bir noktada t değişirken E nin ön değişimini incelerken z=0 almak ugundur. Bölece denklem aşağıdaki gibi azılabilir: E(0, t) E ˆ ˆ 1(0, t). ıx E2(0, t). ı E.cos( t). ıˆ E sin( t). ıˆ 10 x 20

Düzlem Dalgaların Kutuplanması E(0,) t E ˆ ˆ 1(0,). t ıx E2(0,). t ı E.cos( t). ıˆ E sin( t). ıˆ 10 x 20 t, 0 dan /2, ve 3/2 e artıp 2 de döngüü tamamlarken E(0,t) vektörünün ucu saat önünün tersinde eliptik bir örünge çizecektir. E(0, t) 0 E 10 x

Düzlem Dalgaların Kutuplanması E 20 0 E(0, t) E 10 x Birbirine uzada ve zamanda dik iki doğrusal kutuplanmış dalganın toplamı olan E, eğer E 20 E 10 ise Eliptik Kutuplanmıştır. Eşit ise Dairesel Kutuplanmış dalga denir. E 20 =E 10 olduğunda E nin t=0 da x- ekseni ile aptığı anlık açısı aşağıdaki gibi tanımlanır.,, =t Bu bir sağ-el vea pozitif dairesel kutuplanmış dalgadır.

Düzlem Dalgaların Kutuplanması Eğer zaman fazında E 1 (z) nin 90 derece önünde bir E 2 (z) ile başlarsak sırasıla, Ez ( ) E( zı ). ˆ E ( z). ıˆ 1 x 2 E. e. ıˆ je.. e. ıˆ jkz.. jkz.. 10 x 20 E(0, t) E ˆ ˆ 1(0, t). ıx E2(0, t). ı E.cos( t). ıˆ E sin( t). ıˆ 10 x 20 olacaktır. E, saat önünde açısal hızıla dönecektir. Böle bir dalga sol-el vea negatif dairesel kutuplanmış dalga die isimlendirilir.

Düzlem Dalgaların Kutuplanması Eğer E 2 (z) ve E 1 (z) uzada dik ama zamanda eş fazlı ise E nin z=0 daki ifadesi aşağıdaki gibi olur. E(0, t) E. ıˆ E. ıˆ.cos( t) 10 x 20 Vektörün ucu t=0 iken P 1 noktasında olacaktır. t açısı /2 e doğru artarken vektörün büüklüğü sıfıra doğru azalacaktır. E Doğrusal Kutuplanmıştır. E 20 P 1 x E 10 P 2