dalga ve dalga hareketi

Dalga terimi, hem su yüzeylerindeki (deniz ya da göl)
rüzgâr sürtünmesiyle oluşan çalkantıyı, hem geçtiği ortamların
niteliklerinin belirlediği sonlu bir hızla yayılan
bir ortamın fiziksel halindeki değişikliği, hem de boşlukta
yayılan elektromagnetik dalgaları belirtir. Su yüzeylerindeki
dalga, bir akvaryumda yapılacak bir deneylekolayca incelenebilir. Akvaryumun cam yüzeylerinden
birinin dışına bir parça iplik yatay olarak seloteyple yapıştırıldıktan
sonra, ipliğin ucuna yakın bir yerden suya
küçük bir cisim atıldığında, su düzeyi çizgisinin ipliğin
iki ucunda çukur ve tepelerden oluşan bir dizi dalgalanmaya
uğradığı ve bu dalgaların, değişmez bir v hızıyla
yer değiştirdiği gözlenin
Bu olay, Yunanca X harfiyle gösterilen ve “dalga boyu”
adı verilen şeyin ne olduğunu anlatır: Dalga boyu,
art arda iki dalga tepesini (ya da çukurunu) birbirinden
ayıran uzaklıktır. Karşılaştırma ekseni üstündeki değişmez
bir noktanın önünden bir saniyede geçen dalga sayısı
|F simgesiyle gösterilen frekanstır. Karşılaştırma ekseni
üstünde bir dalganın ulaştığı en büyük yükseklikse
(ya da derinlik), genlik diye adlandırılır; v = F x X temel
bağıntısı, her tür dalga olayına uygulanabilir.
Su düzeyinde gözlenen bu dalgalar enine dalgalar
diye adlandırılır. Enine dalgalar, kaynaklarından başlayıp,
değişmez hızla uzaklaşarak yer değiştirirler ve genlikleri,
hareket yönüne dikey doğrultuda değişikliğe uğrar.
Sesin yayılmasında görülen hava titreşimleri gibi titreşimlerse,
boyuna dalga diye adlandırılan dalgalar
oluşturur. Ses yayılırken, kaynaktan başlayarak yayılan
art arda sıkışma ve genleşme bölgeleri doğar. Her nokta,
sarsıntı kendisine ulaşınca, dalgaların yayılma doğrultusuyla
aynı yönde titreşir (her biri, ilk denge konumunun
iki yanında salınım yapar).
Duraklı dalgalar diye adlandırılan üçüncü bir dalga
çeşidiyse, enine titreşimler için belirli uzunlukta bir deste<V, sözgelimi piyano, keman ya da harp tellerini, boyuna
titreşimler için de org, flüt ya da borazan borularında
sıkışan hava sütununu etkiler.
Bu üç dalga türü de, ortama ya da çeşitli desteklere
(su, hava, teller) bağlı titreşim olaylarıdır (depreme yol
açan deprem dalgaları da aynı biçimde oluşurlar). Bunların
dışında, boşlukta yayılmaya elverişli elektromagnetik
dalgalar diye adlandırılan dalgalar da vardır. Elektromagnetik
dalgaları tam olarak açıklayabilmek için,
XIX. yy. sonunda Maxwell’in ortaya koyduğu matematik
formüllerini kullanmak gerekir; söz konusu dalgalar,
yayılma yönlerine göre enine salınım yapan, değişken
ve birbirine dik bir elektrik alanı ile bir magnetik alanın
etkileşim bileşkesi biçiminde de gösterilebilir. Elektromagnetik
dalgalar da üç büyüklükle nitelenir: Dalga
boyları (X); frekansları (F); hızları.
Elektromagnetik dalgaların hızları öbür dalga çeşitlerininkilerden
farklıdır: Elektromagnetik dalgaların türü,
boşlukta aynı c hızıyla yayılma özelliği gösterir (ıc hızı,
dalga boyu ne olursa olsun, yaklaşık 300 000 km/saniye
değerindedir).
Maxwell, elektromagnetik dalgaların peryodik titreşimleriyle
ilgili parametreleri hesapladığı sırada, bu hesaplarla
tanımladığı dalgalar, kuramsal alanda kalmış,
ama elektromagnetik dalgaların özelliklerinin, görünen
ışığın özellikleriyle bütünüyle aynı olduğu kısa sürede
anlaşılmış, böylece, görünen ışığın gerçekte elektromagnetik
dalgalardan oluştuğu sonucuna varılmıştır.
Işık tayfının her renkli ışınımı, gerçekte belli bir dalga
boyunu karşılar; tayfın iki ucunda kırmızı için 0,78 \ı,
mor için 0,38 \ı değerleri (|x=1/1 000 mm) bulunur.
Elektromagnetik dalgaları içeren tayfsa, çok geniş bir
öbür ucunda on kilometrelik dalga boyuna (hattâ daha
uzun) varan bazı radyo dalgaları yeralır; bu yelpazede
X ışınları, morötesi ışınlar, görünen dalgalar (ışık ışınları),
kızılaltı ışınlar ve hertz dalgaları yeralır.
Max Planck, 1900’de kuvantalar kuramını yayınlayarak,
maddenin yapısıyla ilgili araştırmalara çok verimli
yeni bir yön vermiş, bir atomun yaydığı ışınımların elektromagnetik
enerjisinin, o güne kadar düşünüldüğü gibi
kesintisiz bir ışıma biçiminde değil, empülsiyon dizileri
ya da enerji kuvantası biçiminde ortaya çıktığını ileri
sürmüştür. O dönemde birçok bilim adamının kabul
edilemez diye nitelediği bu devrimci düşünce, Einstein’ın
fotoelektrik olayını içeren çalışmasıyla doğrulanmıştır:
Fotoelektrik olayı ancak, ışığın özgül kuvantalardan,
yani fotonlardan oluşan bir bütün biçiminde hareket
ettiği kabul edilerek açıklanabildiğinden, fizikçiler
yeni bir ikilemle karşılaşmışlardır: Işık, hem bir dalga
olayı, hem bircisimcikolayı biçiminde gösterilebilmekteydi.
Deneye dayanmayan bu iki çelişkili görünümü
Louis de Broglie, 1924’te yayımladığı yapıtında dalga
mekaniği adı altında şaşırtıcı biçimde bağdaştırmıştır.
(Bk. KUVANTUM MEKANİĞİ.)