Dalgalar

Dalgalar, günlük hayatımızda özellikle denizde karşılaştığımız doğa olaylarıdır. Ancak, dalgalar suyun dışında da birçok farklı durumda meydana gelirler.

Örneğin, Meksika dalgası veya stadyum dalgası olarak bilinen bir tür dalga hareketi vardır. Bu türde seyirciler, yanlara doğru hareket etmezler, ancak ayağa kalkıp sonra otururlar. Bu eylemi belli bir sıra içinde gerçekleştirdikleri için, tüm stadyuma yayılan bir dalga hareketi oluştururlar.

Dalga hareketini anlamak için en basit dalga çeşidi olan tel dalgasını kullanacağız. Aşağıdaki resim, Telde Dalga Simülasyonu’ndan elde edilen bir dalga hareketini göstermektedir.

Bu resmi dikkatlice inceleyelim ve içerisinden neler öğrenebileceğimize bakalım:

• Elimizde düz bir tel ve üzerinde boncuklar bulunuyor.
• Telin sol ucu bir motora bağlıdır. Motor, telin ucunu yukarı ve aşağı doğru hareket ettirerek dalga oluşturur. Bu nedenle, motora “dalga kaynağı” adı verilir, çünkü dalganın başlangıcını sağlar.
• Boncuklar yalnızca yukarı ve aşağı doğru hareket ederler, yatay (sağa-sola) yönde hareket etmezler. Özellikle yeşil boncuklara dikkat edin, sadece y ekseninde hareket ettiklerini göreceksiniz.
• Bir boncuk yukarı doğru çıktığında, yanındaki boncuğu da yukarı çeker. Bu süreç diğer boncuklar boyunca da devam eder ve böylece bir dalga şekli oluşur. Bu dalga şekli, tel üzerinde yayılarak ilerler.
• Boncukların kendisi yatayda (x ekseni doğrultusunda) hareket etmese bile, oluşturdukları dalga hareketi x ekseni boyunca ilerler.

Bu şekilde, temel dalga hareketinin özelliklerini ve bileşenlerini anlamış oluruz.

Titreşim ya da salınım, bir cismin belirli bir denge noktasının etrafında bir tarafına doğru hareket edip sonra diğer tarafına hareket etmesiyle gerçekleşen bir hareket çeşididir. Bir cisim bir denge noktasına göre salınıyorsa, titreşim hareketi yapıyor demektir.

Bu titreşim hareketi ile dalgalar arasında bir ilişki bulunur. Dalgalar da temelde titreşimlerin yayılması sonucu oluşan fenomenlerdir. Yukarıdaki resme baktığımızda, telin denge noktasının üstündeki boncuklar önce yukarı doğru hareket eder, sonra aşağı doğru hareket eder, tekrar denge noktasından geçer, sonra denge noktasının altına hareket eder ve son olarak yukarı doğru hareket ederek denge noktasına ulaşırlar. Bu hareket tekrar tekrar devam eder.

Bu sürekli ve düzenli tekrarlanan harekete dalga hareketi denir. Dalga hareketi, periyodik ve kendini tekrarlayan bir harekettir ve bu yüzden de titreşim ya da salınım olarak adlandırılır. Yani bir dalga, belirli bir periyot içinde kendini tekrar eden titreşim hareketleriyle oluşur.

Dalgaboyu (λ), bir dalganın kendini tam olarak bir kez tekrar etmesi süresince aldığı yolu temsil eder. Dalgaboyu, bir dalganın iki ardışık tepe noktası veya çukur noktası arasındaki uzaklıktır. Aynı şekilde ardışık iki denge noktası arasındaki mesafe de bir dalgaboyuna denk gelir.

Resme dikkatlice baktığımızda, tepe ve çukur noktalarını görebiliriz. Tepe noktası, denge noktasından en yüksekteki noktayı temsil ederken, çukur noktası denge noktasından en alçakta olan noktayı ifade eder. Bir dalgaboyu, ardışık iki tepe noktası arasındaki uzunlukla aynıdır. Aynı şekilde, ardışık iki çukur noktası arasındaki mesafe de bir dalgaboyuna eşittir. Buna ek olarak, ardışık iki denge noktası arasındaki uzaklık da bir dalgaboyuna denktir.

Genel olarak, bir dalga üstündeki bir nokta ile dalganın hareket yönünde kendini ilk kez tekrarladığı nokta arasındaki mesafe bir dalgaboyunu ifade eder. Dalgaboyu (λ) simgesiyle gösterilir ve birimi uzunluk birimi olan metredir. Bu özellik, dalgaların uzunluk cinsinden temel bir karakteristiğidir ve dalga hareketinin ölçümü için önemli bir kavramdır.

Genlik, bir dalgayı oluşturan taneciklerin denge noktası ile denge noktasına en uzakta bulundukları nokta arasındaki mesafeyi ifade eder. Tel dalgasında genlik, denge noktasının üstünde veya altında ölçülebilir ve birimi metredir.

Bu durumda, bir tel dalgasının genliği, dalganın maksimum salınım yaparak denge noktasından en uzakta bulunan noktanın yüksekliğini ifade eder. Eğer dalganın zirvesi (tepe noktası) denge noktasından yukarıda ise genlik pozitif olarak ölçülürken, eğer dalganın çukuru (çukur noktası) denge noktasının altında ise genlik negatif olarak ölçülür. Genlik, dalga hareketinin büyüklüğünü ve yoğunluğunu belirler ve dalganın şiddetini ifade eder. Bu özellikle tel dalgası için kullanılan bir terimdir ve genlik birimi olarak metreyi kullanırız.

Periyot ve frekans, bir dalganın zamanla ilgili özelliklerini ifade eder.

Periyot, bir tam dalganın oluşması için geçen süreyi temsil eder. Yani bir dalgaboyu uzunluğundaki bir dalga, bir periyot süresince üretilir. Periyotun simgesi “T”dir ve birimi saniyedir. Örneğin, eğer bir dalganın periyodu 0,5 saniye ise, bir dalganın tamamlanması yarım saniye sürer.

Frekans ise bir saniyede oluşan dalga sayısını ifade eder. Frekansın simgesi “f”dir ve birimi 1/saniye olarak gösterilir, buna Hertz (Hz) denir. Frekansla periyot arasında matematiksel bir ilişki vardır: T x f = 1. Yani, bir dalganın periyodu ile frekansı çarpımı 1’e eşittir.

Şimdi aşağıdaki iki resmi kıyaslayarak frekansı anlamaya çalışalım:

1. Birinci resimdeki dalganın frekansı 2 Hz’dir, yani bir saniyede 2 dalga oluşur. Bu dalganın periyodu T = 1/f = 1/2 = 0,5 saniyedir. Yani bir dalganın tamamlanması yarım saniye sürer.
2. İkinci resimdeki dalganın frekansı 4 Hz’dir, yani bir saniyede 4 dalga oluşur. Bu dalganın periyodu T = 1/f = 1/4 = 0,25 saniyedir. Yani bir tam dalganın tamamlanması çeyrek saniye sürer.

Bu iki resmi karşılaştırdığımızda, ikinci resimdeki dalganın daha sık dalga ürettiğini görüyoruz. Yani ikinci resimdeki dalga, daha yüksek bir frekansa sahiptir ve bir saniyede daha fazla dalga oluşur.

Sonuç olarak, frekans, bir dalga kaynağının hızı ve dalganın oluşum hızıyla ilgili bir özelliktir. Daha hızlı bir dalga kaynağı, daha yüksek bir frekans ve daha kısa bir periyotla daha sık dalga üretir.