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 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 ortam değişmedikçe dalganın yayılma hızı değişmez.

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 yayılmasını tanecik modeli ile açıklanması. 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 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 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.