dalgalar - WordPress.com

DALGALAR
SES DALGALARI
Dalgalar
Titreşim hareketi ile ortama aktarılan enerjiyi bir yerden
başka bir yere ileten şekil değişikliğine denir.
Dalgalara Ait Temel Büyüklükler :
Genlik : Dalganın denge noktasına olan maksimum
uzaklığına denir.
Dalganın taşıdığı enerji dalganın genliği ile doğru
orantılıdır.
Dalga Boyu : Bir dalganın kendini yenileyinceye kadar
aldığı mesafedir. Yani iki dalga tepesi veya iki dalga
çukuru arasındaki uzaklığa denir.
• Dalga boyu λ ile gösterilir.
• Birimi metre (m) dir.
• Dalga boyu birim olarak Angström (Ao) de kullanılır.
• 1Ao=10-10m
Periyot : Bir tam dalga oluşması için geçen zamana denir.
• Periyot T ile gösterilir.
• Birimi saniye (s) dir.
Frekans : Kaynağın bir saniyede ürettiği dalga sayısına
denir.
• Frekans f ile gösterilir.
• Birimi s-1 ya da Hertz (Hz) dir.
Periyot ile frekans arasında ; T.f
!
= 1 ilişkisi vardır.
Dalgaların frekansı dolayısıyla periyodu dalgayı üreten
kaynağa bağlıdır. Bu durumda oluşan dalganın ortam
değiştirmesi frekansı etkilemez.
Dalga Hızı : Dalganın birim zamanda aldığı yola denir.
• Birimi m/s dir.
!
Dalga hareketinde, dalganın ilerlediği
değişmedikçe dalganın yayılma hızı değişmez.
ortam
Dalgaların Sınıflandırılması
SES DALGALARI
Titreşen cisimler tarafından üretilen ve dalgalar şeklinde
yayılan enerjidir.
Boyuna dalgalardır.
Mekanik dalga olduğundan, yayılması için ortama
ihtiyaç duyar.
Ortamlar arası sesin yayılma hızları; Vkatı > Vsıvı > Vgaz
Ses dalgalarının
açıklanması.
yayılmasını
tanecik
modeli
ile
Bir diyapozona tokmağı ile vurduğumuzda tokmağın
enerjisi diyapozona aktarılır. Titreşen diyapozon
etrafındaki hava moleküllerinin titreşmesine neden olur.
Bu moleküllerde yakınlarındaki moleküllere çarparak
onları harekete geçirir. Bu hareket ortamda sıkışma ve
genleşme şeklinde ilerler.
Taneciklerin sık olduğu bölge ses dalgasının tepe
noktasına seyrek olduğu nokta ise çukur noktasına
karşılık gelmektedir.
Ses dalgalarında titreşen hava moleküllerinin titreşim
doğrultusu, dalganın hareket doğrultusuna paraleldir. Bu
tür dalgalara boyuna dalga denir.
Ses Dalgalarının Özellikleri
a) Dalgaboyu
Şekilde ses dalgaları görülmektedir. Ardışık iki dalga
tepesi ya da ardışık iki dalga çukuru arasındaki uzaklığa
dalgaboyu denir. Dalgaboyu l harfi ile gösterilir ve birimi
uzunluk birimi olan metredir.
b) Ses Dalgalarının Hızı:
Dalgaların hızı ortamın özelliklerine bağlıdır. Aynı şekilde
ses dalgalarının hızı da sadece ortamın özelliklerine
bağlıdır.
Sesin bir ortamdaki hızı ortamın sıkışabilirliğine ve
eylemsizliğine bağlıdır. Sesin hızı aynı zamanda ortamın
sıcaklığına da bağlıdır. Ortamın sıcaklığı arttığında ses hızı
artar.
Ortamlar arasındaki hız ilişkisi : Vkatı > Vsıvı > Vgaz
c) Sesin Frekansı (Yüksekliği) :
Saniyede bir noktadan geçen dalga sayısına ya da
kaynağın 1 saniyede oluşturduğu dalga sayısına frekans
denir. f harfi ile gösterilen frekansın birimi s-1 ya da Hertz
(Hz) dir.
Kaynağın frekansı arttığında çıkan ses dalgaları sıklaşır ve
ses daha ince (tiz) duyulur.
Kaynağın frekansı azaldıkça çıkan ses dalgaları seyrekleşir
ve ses daha kalın (pes) duyulur.
Genelde erkeklerin sesleri, bayanların seslerinden daha
kalındır. Bunun nedeni bayanların seslerinin frekansının
erkeklerinkinden büyük olmasıdır.
Frekans arttığında dalgaboyu küçülür ve birim zamanda
kulağımıza ulaşan ses dalgası sayısı artar.
İnsan kulağı 20 Hz ile 20000 Hz aralığındaki sesleri
duyabilir. Frekansı 20 000 Hz in üstünde olan sese
ultrasonik, frekansı 20 Hz in altında olan sese ise
infrasonik denir. Ultrasonik sesler insan kulağı tarafından
duyulamaz ancak birçok hayvan bu sesleri duyabilir.
d) Sesin Şiddeti :
Sesin şiddeti
dalganın genliğine
bağlıdır.
Eşit uzunlukta ve kalınlıktaki cetvellerden oluşturulan
ses dalgalarının genlikleri şekildeki gibi olur. L
cetvelinin çıkardığı ses dalgalarının genliği daha büyük
olduğundan, bu dalgalar daha gür duyulur.
Ses şiddetinin birimi desibel (dB) dir ve logaritmik
olarak artar.
Ses şiddeti desibelmetre ile ölçülür.
İnsan kulağının işitebileceği seslerin, ses şiddeti ile de
ilgisi vardır. Çok düşük şiddetteki sesleri insan kulağı
duyamaz. İnsan kulağının duyabileceği sınır değer (eşik
şiddeti) 0 dB olarak belirlenmiştir.
Rahatsız edici seslere gürültü denir.
Doppler etkisi (veya Doppler olayı), adını ünlü bilim insanı ve
matematikçi Christian Andreas Doppler'den almakta olup, kısaca dalga
özelliği gösteren herhangi bir fiziksel varlığın frekans ve dalga boyu'nun
hareketli (yakınlaşan veya uzaklaşan) bir gözlemci tarafından farklı
zaman ve/veya konumlarda farklı algılanması olayıdır.
Herhangi bir A konumundan B konumuna gitmek için fiziksel bir
dalga ortamı'na ihtiyaç duyan dalgalar (örn. ses dalgaları veya su
dalgaları) için Doppler Etkisi hesaplamaları yapılırken, dalga kaynağı ve
gözlemcinin birbirine gore konum, yön ve hızlarının yanında dalganın
içinde veya üzerinde hareket ettiği dalga ortam yapısı (yoğunluk, hacim,
iletkenlik katsayısı, kimyasal özellikleri, vb.) dikkate alınmak
zorundadır.
Eğer söz konusu dalga herhangi bir A konumundan B
konumuna gitmek için fiziksel bir dalga ortamına ihtiyaç duymuyor ise
(örn. ışık, radyo dalgaları veya radyasyon), Doppler Etkisi
hesaplamalarında sadece dalga kaynağının ve gözlemcinin birbirine göre
birim zamandaki konumlarının değerlendirilmesi yeterlidir.
Doppler etkisi konusunda bilinmesi gereken en önemli husus, her ne
kadar gözlemci dalga frekansının kendi hareketi ya da dalga kaynağının
hareketi yüzünden değiştiğini görse de, aslında frekansın sabit kaldığı
gerçeğidir. Tam olarak ne olduğunu daha iyi anlamak icin şöyle bir örnek
üzerinde düşünelim: Siz yerinizde ve hareketsizsiniz. Bir arkadaşınız
sizden 10 metre uzakta duruyor ve size her saniyede bir elindeki tenis
toplarından birini fırlatıyor. Burada arkadaşınızın topları her seferinde
aynı doğru boyunca ve aynı hızda attığını varsayalım. Eğer arkadaşınız
da hareketsiz ise her saniyede bir 10 metre yol kateden tenis toplarından
biri size ulaşacaktır.
Şimdi arkadaşınızın yine her saniyede bir top fırlattığını (yani aslında
top fırlatma frekansı değişmiyor), ancak bu sefer size doğru yürümeye
başladığını öngörelim. Bu durumda size ulaşan iki top arasındaki süre 1
saniyeden daha kısa olacaktır, çünkü toplar her seferinde 10 metre, 9
metre, 8 metre şeklinde daha az mesafe katettikten sonra size ulaşacaktır.
Elbette aynı etkinin zıddı arkadaşınız sizden uzaklaşırken de geçerli
olacaktır. Bir başka deyişle, toplar arkadaşınızın elinden her zaman
saniyede bir çıktığı halde, sizin ya da arkadaşınızın hareketi yüzünden
size azalan ya da artan zamanlarda ulaşacaktır. Bu da doğal olarak
arkadaşınızın size topu farklı zamanlarda fırlattığını düşünmenize sebep
olur. Yani aslında Doppler Etkisi'nde "etkilenen" asıl fiziksel değişken
dalga boyu'dur. Elbette dalga boyu ile frekans ters orantılı olduğundan
gözlemciye göre dalga kaynağının frekansı da değişiyor gibi görünür.
Matematiksel çözümleme
Eğer (f0) frekansında dalga yayan hareketli bir kaynak bu yayılımı
sadece kendinin ve bir gözlemcinin bulunduğu sabit bir dalga ortamında
yapıyorsa, o zaman bu dalga ortamına göre hareketsiz olan bir
gözlemcinin göreceği frekansı (f) bulmak için:
Burada (v) dalga ortamındaki dalgaların hızı, (vs, r) ise kaynağın sabit
olan dalga ortamına göre (eğer gözlemciye doğru hareket ediyorsa (-)
eksi bir değer, gözlemciden uzaklaşacak şekilde hareket ediyorsa (+) artı
bir değer) hızıdır.
Benzer bir analiz sabit bir dalga kaynağı ile hareketli bir gözlemci için
asağıdaki gibidir. (vo) = Gözlemcinin dalga ortamına göre hızı.
Ses dalgalarında doppler etkisinden nasıl faydalanılır ?
 Ses dalgalarındaki doppler etkisinin teknoloji ile buluştuğu en önemli
alanlardan biri de hastalıkları teşhis etmede kullanılan ultrasonografidir.
 X ışını kullanılmayan bu yöntemin temelini ses dalgaları oluşturur. Ultrason
cihazı, insan kulağının duyamayacağı yüksek frekanslı ses dalgaları gönderir.
 Dokulardan geri dönen ses dalgalarını, cihazın prob denen kısmı yakalar ve
görüntü oluşumu gerçekleşir.
 Bu tanı yönteminde incelenecek olan bölgeye jel sürülmesinin nedeni ise
bölge-cihaz arasındaki havadan ses dalgalarının etkilenmesini engellemektir.