KUTUPLANMA (Polarizasyon) Düzlem elektromanyetik dalgaların kutuplanması

Benzer belgeler
2. Işık Dalgalarında Kutuplanma:

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 ]

Elektromanyetik Dalga Teorisi Ders-3

FİZ217 TİTREŞİMLER VE DALGALAR DERSİNİN 2. ARA SINAV SORU CEVAPLARI

Düzlem Elektromanyetik Dalgalar

ELEKTROMANYETİK DALGALAR

12. SINIF KONU ANLATIMLI

ifadesi ile verildiğini daha önce görmüştük. Bu modun ip üzerinde zıt yönde ilerleyen iki dalganın toplamından elde edilebileceğini de incelemiştik:

DENEY 3. IŞIĞIN POLARİZASYONU. Amaç: - Analizörün pozisyonunun bir fonksiyonu olarak düzlem polarize ışığın yoğunluğunu ölçmek.

12. SINIF KONU ANLATIMLI

OPTİK POLARİZASYON ÖLÇÜM SİSTEMİNİN DERİ YAPISININ İNCELENMESİNE YÖNELİK BİYOMEDİKAL UYGULAMASI

FİZİK LAB. 3 (OPTİK) ÇALIŞMA NOTLARI

ELASTİK DALGA YAYINIMI

Bölüm-4. İki Boyutta Hareket

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

TİTREŞİM VE DALGALAR BÖLÜM PERİYODİK HAREKET

Manyetik Alanlar. Benzer bir durum hareketli yükler içinde geçerli olup bu yüklerin etrafını elektrik alana ek olarak bir manyetik alan sarmaktadır.

Ünite 15 POLAROİD LENSLER

İletken Düzlemler Üstüne Yerleştirilmiş Antenler

Geçen Derste. ρ için sınır şartları serinin bir yerde sona ermesini gerektirir Kuantum Fiziği Ders XXIII

ALETLİ ANALİZ YÖNTEMLERİ

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

BÖLÜM 1 1- KOMPLEKS (KARMAŞIK) SAYILAR 1-1 KARMAŞIK SAYILAR VE ÖZELLİKLERİ

SPEKTROSKOPİK ELİPSOMETRE

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

Şekil-1. Doğru ve Alternatif Akım dalga şekilleri

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

Faraday Yasası. 31. Bölüm

AKDENİZ ÜNİVERSİTESİ. Anten Parametrelerinin Temelleri. Samet YALÇIN

Leyla Yıldırım Bölüm BÖLÜM 2

Uydu Yörüngelerine Giriş

KUTUPLANMA(POLARİZASYON)

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

TORK VE DENGE. İçindekiler TORK VE DENGE 01 TORK VE DENGE 02 TORK VE DENGE 03 TORK VE DENGE 04. Torkun Tanımı ve Yönü

2-MANYETIK ALANLAR İÇİN GAUSS YASASI

KATI CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

OPTİK. Işık Nedir? Işık Kaynakları

MAT355 Kompleks Fonksiyonlar Teorisi I Hafta 2. yapılırsa bu durumda θ ya z nin esas argümenti denir ve Argz ile gösterilir. argz = Argz + 2nπ, n Z

OPTİK Işık Nedir? Işık Kaynakları Işık Nasıl Yayılır? Tam Gölge - Yarı Gölge güneş tutulması

DENEYİN AMACI Akım uygulanan dairesel iletken bir telin manyetik alanı ölçülerek Biot-Savart kanunu

MANYETİK ALAN KAYNAKLARI Biot Savart Yasası

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

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

FİZ201 DALGALAR LABORATUVARI. Dr. F. Betül KAYNAK Dr. Akın BACIOĞLU

MADDE VE IŞIK saydam maddeler yarı saydam maddeler saydam olmayan

Newton un II. yasası. Bir cismin ivmesi, onun üzerine etki eden bileşke kuvvetle doğru orantılı ve kütlesi ile ters orantılıdır.

BÖLÜM 4: MADDESEL NOKTANIN KİNETİĞİ: İMPULS ve MOMENTUM

Hareket Kanunları Uygulamaları

ALTERNATİF AKIMDA ANİ VE ORTALAMA GÜÇ

Fiz Ders 10 Katı Cismin Sabit Bir Eksen Etrafında Dönmesi

Suya atılan küçük bir taşın su yüzeyinde oluşturduğu hareketler dalga hareketine örnek olarak verilebilir. Su yüzeyinde oluşan dalgalar suyun alt

EMAT ÇALIŞMA SORULARI

10. Ders Akusto- ve Magneto-Optik Etkiler

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

İÇİNDEKİLER. Ön Söz...2. Noktanın Analitik İncelenmesi...3. Doğrunun Analitiği Analitik Düzlemde Simetri...25

r r s r i (1) = [x(t s ) x(t i )]î + [y(t s ) y(t i )]ĵ. (2) r s

FİZİK 4. Ders 10: Bir Boyutlu Schrödinger Denklemi

DERSİN ADI: MATEMATİK II MAT II (12) KUTUPSAL KOORDİNATLAR VE UYGULAMALARI 1. KUTUPSAL KOORDİNATLAR 2. EĞRİ ÇİZİMLERİ

ELEKTRİKSEL POTANSİYEL

MADDESEL NOKTALARIN DİNAMİĞİ

MADDESEL NOKTANIN EĞRİSEL HAREKETİ

MEKANİZMA TEKNİĞİ (3. Hafta)

İnce Antenler. Hertz Dipolü

Waveguide to coax adapter. Rectangular waveguide. Waveguide bends

DİELEKTRİKLER 5.1 ELEKTRİK ALANI İÇİNDEKİ YALITKAN ATOMUNUN DAVRANIŞI

Temel Ders Kitabı: Fen Bilimcileri ve Mühendislik için Fizik; Douglas C. Giancoli, Akademi, 2009 (Dördüncü Baskıdan Çeviri)

Noktasal Cismin Dengesi

KUTUPSAL KOORDİNATLAR

ELK-301 ELEKTRİK MAKİNALARI-1

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

SALINIMLAR ve DALGALAR LABORATUVARI

Rijit Cisimlerin Dengesi

DÜZLEMDE GERİLME DÖNÜŞÜMLERİ

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

MANYETIZMA. Manyetik Alan ve Manyetik Alan Kaynakları

TEMEL MEKANİK 5. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

( ) ( ) ÖABT Analitik Geometri KONU TESTİ Noktanın Analitik İncelemesi. Cevap D. Cevap C. noktası y ekseni üzerinde ise, a + 4 = 0 A 0, 5 = 1+

YAPI STATİĞİ MESNETLER

STATİK KUVVET ANALİZİ (2.HAFTA)

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

İş, Güç ve Enerji. Fiz Ders 7. Sabit Bir Kuvvetin Yaptığı İş. Değişen Bir Kuvvetin Yaptığı İş. Güç. İş-Kinetik Enerji Teoremi

Su Dalgaları Testlerinin Çözümleri. Test 1 in Çözümleri

FARADAY YASASI Dr. Ali ÖVGÜN

SPEKTROSKOPİ ENSTRÜMANTAL ANALİZ. Elektromanyetik radyasyon (ışıma)

Elektromanyetik Dalgalar. Test 1 in Çözümleri

3. K. Yanıt B dir. Nihat Bilgin Yayıncılık. v 1 5.

3.1 Vektör Tipleri 3.2 Vektörlerin Toplanması. 3.4 Poligon Kuralı 3.5 Bir Vektörün Skaler ile Çarpımı RİJİT CİSİMLER MEKANİĞİ

Gerilme Dönüşümleri (Stress Transformation)

10. SINIF KONU ANLATIMLI

Fotovoltaik Teknoloji

ELEKTROMANYETİK DALGA TEORİSİ DERS - 5

Vektör - Kuvvet. Test 1 in Çözümleri. 4. Uç uca ekleme yöntemiyle K + L + M + N vektörlerini toplayalım. I. grubun oyunu kazanabilmesi için F 1

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

- 1 - ŞUBAT KAMPI SINAVI-2000-I. Grup. 1. İçi dolu homojen R yarıçaplı bir top yatay bir eksen etrafında 0 açısal hızı R

SİSMİK DALGALAR. Doç.Dr. Eşref YALÇINKAYA (4. Ders) Sismogramlar üzerinde gözlenebilen dalgalar sismik dalgalar olarak adlandırılır.

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Yrd.Doç.Dr.Cengiz OKAY OPTİK VE GEOMETRİK OPTİK. Final Çalışma Soruları

Rijit Cisimlerin Dengesi

Transkript:

KUTUPLANMA (Polarizasyon) Kutuplanma enine dalgaların bir özelliğidir. Ancak burada mekanik dalgaların kutuplanmasını ele almayacağız. Elektromanyetik dalgaların kutuplanmasını inceleyeceğiz. Elektromanyetik dalgalar enine dalgalardır. Elektrik alan ve manyetik alan vektörleri yayılma yönüne diktir. Ayrıca elektrik alan vektörü ile manyetik alan vektörünün de birbirine dik olduğunu biliyoruz. Şimdi bir düzlem elektromanyetik dalganın kutuplanmasını kısaca ele alacağız. Düzlem elektromanyetik dalgaların kutuplanması Bir elektromanyetik dalganın kutuplanma doğrultusu her zaman elektrik alan vektörü E 'nin yönünde (doğrultusunda demek daha doğru) alırız. Bunun nedeni, sıkça kullanılan birçok elektromanyetik dalga dedektörlerinin, malzemedeki elektronlar üzerindeki elektrik kuvvetine verdikleri tepkiyi kullanarak çalışmasıdır. Doğrusal (düzlemsel) kutuplu elektromanyetik dalgalar: E (x, t) = ȷ E 0 cos (kx wt) (1.a) B (x, t) = k B 0 cos (kx wt) (1.b) denklemleri ile tanımlanan elektromanyetik dalga y-ekseninde kutupludur (Elektrik alanın sadece y- bileşeni vardır). Bu dalgaya doğrusal kutuplanmıştır denir. Bazen buna düzlem kutupludur da denir. Elektrik alanın titreşim doğrultusu (bu örnekte x-ekseni) oluşturduğu düzleme kutuplanma düzlemi (bu örnekte xy-düzlemi) denir. Radyo vericisi tarafından yayınlanan elektromanyetik dalgalar genellikle doğrusal kutupludur. Radyo yayınları için kullanılan dik antenler, antenin etrafındaki yatay düzleme dik kutuplu dalgalar yayarlar. Bazı durumlarda bir düzlem dalganın E alanının verilen bir noktadaki yönü (doğrultusu) zamanla değişebilir. Dairesel ve eliptik kutuplu elektromanyetik dalgalar: İki doğrusal kutuplanmış dalganın üst üste bindirilmesini düşünelim. Biri y-doğrultusunda kutuplanmış diğeri z-doğrultusunda kutuplanmış ve zaman fazında π radyan gecikmeli olsun. Bu durumda bileşke elektrik alan vektörü E 'yi yazabiliriz. E (x, t) = ȷ E y (x, t) + k E z (x, t) = ȷ E 0y cos (kx wt) + k E 0z cos (kx wt + π ) Verilen bir noktada t değişirken E 'nin yön değişimini incelemek için x = 0 almak işimizi kolaylaştırır (Bunu yapmak şart değildir). Böyle x = 0 düzleminde E alanını E (0, t) = ȷ E 0y cos( wt) + k E 0z cos wt + π = ȷ E 0ycos wt + k E 0z cos (wt π ) 1

= ȷ E 0y cos wt + k E 0z sin wt (3) 3π şeklinde yazabiliriz. wt, 0'dan π, π ve 'ye artıp π 'de döngüyü tamamlarken E (0, t) vektörünün ucu saat yönünün tersinde eliptik bir yörünge çizecektir. (3) denklemini yeniden ȷ E 1 (0, t) + k E (0, t) = ȷ E 0y cos wt + k E 0z sinwt (4) yazabiliriz. Bunun olabilmesi için gerek ve yeter şart E 1 (0, t) = E 0y cos wt E (0, t) = E 0z sinwt (5a) (5b) veya cos wt = E 1 (0,t) E 0y sin wt = E (0,t) E 0z (6a) (6b) veya sin wt + cos wt = E (0,t) E 0z + E 1 (0,t) E 0y E (0,t) E 0z + E 1 (0,t) E 0y = 1 (7) Denklem-7 bir elips tanımlar. Böylece birbirine uzayda ve zamanda dik iki doğrusal kutuplanmış dalganın toplamı olan E, eğer E 0z E 0y ise ELİPTİK KUTUPLANMIŞTIR ve eğer E 0z = E 0y ise DAİRESEL KUTUPLANMIŞTIR. Eğer E (x) ve E 1 (x) uzayda dik ama zamanda eş fazlı ise E 'nin x = 0 'daki anlık ifadesi E (0, t) = ȷ E 0y + k E 0z coswt olur. E (0, t) vektörünün y-ekseni ile tan 1 E 0z E 0y açısı yapan doğru boyunca doğrusal kutuplanmış olduğunu söyleriz. Bu üç durum Şekil-1'de özetlenmiştir.

Şekil-1 Elektromanyetik dalganın kutuplanması(şematik) **(Bu şekillerde elektromanyetik dalganın sadece elektrik alanları çizilmiştir. Aksi taktirde şeklin görünümü çok karışık olurdu). Elektromanyetik dalga kutuplayıcıları, dalga boyuna bağlı olarak farklı şekilde yapılır. Bir kaç santimetrelik dalga boyuna sahip mikrodalgalar için genellikle birbirinden yalıtılmış birbirine paralel iletken tel dizini kullanılır (Laboratuvarda bunun deneyini yapacaksınız). Etrafı yalıtkan madde ile çevrilmiş bir tel ızgara düşünün. Gelen dalganın elektrik alanı tel doğrultusunda olduğunda, tellerin içindeki elektronlar, elektrik alanın etkisiyle tel boyunca serbest hareket ederler. Tellerde oluşan elektrik alanı I R ile orantılı ısı oluşturacağından enerji kaybına yol açar. Bu enerji dalganın enerjisidir ve ızgaradan geçen dalganın genliğinin azalmasına yol açar. Bu ise gelen dalganın tel doğrultusundaki bileşeninin tel tarafından soğurulduğu yani geçemediği anlamına gelir. Tellere dik elektrik alana sahip dalga ise, elektronlar teller arasındaki havadan hareket edemeyeceğinden dolayı elektrik alan enerjisini kaybetmez ve ızgaradan hemen hiç etkilenmezler. Bu nedenle böyle bir filtreden geçen dalgalar tellere dik doğrultuda kutuplanmış olur. 3

Görünür ışık için en sık kullanılan kutuplandırıcı filtre Polaroid markası ile bilinen ve güneş gözlüğü ve fotograf makinesi filtresi olarakta sıklıkla kullanılan malzemedir. Bu filtreler Amerikalı bilim adamı Edwin H. Land tarafından geliştirilmiştir. Polaroid malzemesi, Çift renkli denilen ve bir kutuplu ışığın diğer kutba göre çok daha fazla soğrulmasına neden olan yapılar içerir (Şekil-). Bir polaroid filtresi, kutuplaştırma ekseni denen filtre içinden belli bir eksene paralel kutuplu ışığın %80 ve fazlasını, bu eksene dik kutuplu ışığın ise sadece %1'ri geçirir. Başka tür bir Polaroid filtresinde de, uzun zincirli moleküller, eksenleri kutuplaştırma eksenine dik olacak şekilde yerleşmiştir. Bu moleküller, yukarıdaki iletken tel örneğinde olduğu gibi, sadece eksenlerine paralel kutuplu ışığı soğururlar (Laboratuvardaki deneylerde bu türden kutuplayıcılar kullanacaksınız). Şekil- YANSIMA İLE KUTUPLANMA Kutuplanmış ışıktan kutuplanmış ışık üretmenin diğer bir yolu ise yansımayı kullanmaktır. Işık dik açı dışında herhangi bir açıda metalik olmayan bir yüzeye çarptığında yansıyan demet tercihen yüzeye paralel düzlemde kutuplanır. Diğer bir deyişle, yüzeye dik düzlemdeki kutuplanmış bileşeni tercihen iletilir veya soğurulur. Yansıyan demetteki kutuplanma miktarı açıya bağlıdır; kutuplanmanın olmadığı dik geliş açısından %100 kutuplanmanın olduğu KUTUPLANMA AÇISI θ B 'na kadar değişir. Saydam bir ortamın yüzeyinde gelen ışığın sadece bir kesri yansıtılır. Bu yansıyan ışık %100 kutuplanmış olmakla (θ = θ B ise ) yeni ortama iletilen ışık sadece kısmen kutuplanmıştır. 4

Bu açı ortamların kırma indislerinin değerlerine aşağıdaki denklemle bağlıdır tanθ B = n n 1 (1a) burada n 1 demetin iletildiği ortamın kırma indisi ve n ise yansıma sınırının ötesindeki ortamın kırma indisidir. Eğer demet havada ilerliyorsa n 1 = 1 ve Denklem-1a tanθ B = n (1b) olur. Kutuplanma açısına (θ B ) aynı zamanda BREWESTER AÇISI ve Denklem-1a ve 1b'ye ise 181'de bunu deneysel olarak çalışan iskoçyalı fizikçi David Brewster'ın (1781-1868) anısına Brewester yasası denir. Denklem-1 ışığın elektromanyetik dalga teorisinden türetilebilir (Bu ders kapsamında buna giremeyeceğiz). Brewester açısından yansıyan ışın ile iletilen (kırılan) ışının birbiriyle 90 0 açı yapması ilginçtir; yani θ p + θ r = 90 'dir Burada θ r kırılma açısıdır. n = n 1 tanθ B = n 1 cosθ B (Brewster Yasası) n 1 = n sinθ r n = n 1 sinθ r (Snell Yasası) n = n 1 cosθ B = n 1 sinθ r sinθ r = cosθ B sinθ r = cosθ B θ B + θ r = 90 5

MALUS YASASI X-ekseni doğrultusunda ilerleyen kutuplanmış bir ışık bir kutuplayıcı üstüne düşürülüyor. Elektrik alan vektörünün kutuplama ekseni üzerindeki izdüşümü boyunca, kutuplanmış ışık kutuplayıcıdan geçer, diğer doğrultudaki bileşenleri soğrulur. Kutuplayıcıdan geçen elektrik alan vektörünün genliği E 0 ile gösterilirse, ışık şiddeti: I 0 =< S > sabit E 0 Kutuplayıcının kutuplanma ekseni y-doğrultusunda seçildiği için polarize olmuş ışık y-doğrultusunda olacaktır. Polarize olmuş ışığın önüne yeni bir kutuplayıcı daha yerleştirelim (Buna Analizör denir). Analizörün kutuplayıcı ekseni ile kutuplanmış ışığın arasındaki açı θ olsun. Analizörden geçen ışığın elektrik alanı olacaktır. Dolayısıyla analizörden geçen ışığın şiddeti I = sabit (E 0 cosθ) = I 0 cos θ E 0 cosθ olacaktır. Bu bağıntıya MALUS YASASI denir. Laboratuvarda hem mikrodalga bölgesinde elektromanyetik dalgalar kullanarak bu bağıntıyı sınama şansına olacaktır. Özellikle mikrodalga önüne koyduğumuz ızgara ile bu deneyi rahatça yapacaksınız. 6