Elektro Manyetik Işın

[AsiRuH]

Atomlardan çeşitli şekillerde ortaya çıkan enerji türleri ve bunların
yayılma şekilleri elektromagnetik radyasyon olarak adlandırılır. İçinde
X ve ? ışınlarının ve görülebilir ışığın da bulunduğu radyasyonlar,
dalga boyları ve frekanslarına göre bir elektromanyetik radyasyon
spekturumu oluştururlar.

Bu spektrumun bir ucunda dalga
boyları en büyük, enerjileri ve frekansları ise en küçük olan radyo
dalgaları bulunur. Diğer ucunda ise dalga boyları çok küçük, fakat
enerji ve frekansları büyük olan X ve ? ışınları bulunur.

Bir elementin en küçük birimi nasıl atomsa, elektromanyetik
radyasyonların da en küçük birimi fotondur. Fotonların kütleleri yoktur
ve boşlukta ışık hızında enerji paketleri şeklinde yayılırlar.

Quantum olarak da adlandırılırlar. Görülebilir ışık için geçerli olan
bütün fizik kuralları tüm elektromanyetik radyasyonlar için de
geçerlidir.

Elektromanyetik radyasyonların ortak özellikleri şunlardır;

Boşlukta düz bir çizgi boyunca yayılırlar.
Hızları ışık hızına (yaklaşık 300.000 km/sn) eşittir.
Geçtikleri ortama; frekanslarıyla doğru orantılı, dalga boylarıyla ters orantılı olmak üzere enerji aktarırlar
Enerjileri; maddeyi geçerken, absorbsiyon ve saçılma nedeniyle azalır,
boşlukta ise uzaklığın karesiyle ters orantılı olrak azalır.
Elektromanyetik radyasyonlar, sinüsoidal yayılım yaparlar. Sinüsoidal
yayılımı anlayabilmek için, dalga modelini incelemek gerekir.
Elektromanyetik dalgaların elektriksel ve manyetik güçleri birbirine
dik ve eş zamanlı olarak salınım yaparlar.

Sinüsoidal yayılımdaki hız, frekans ve dalga boyu parametreleri fotonun
yayılımını açıklamaktadır. Dalga yüksekliğinin (amplitüd) burada diğer
parametrelerle bir ilişkisi yoktur.

Hız; dalga boyu (?) ile frekansın (f) çarpımına eşittir.

Elekromanyetik radyasyonların hızları, ışık hızına eşittir. Bu nedenle formül "c" (ışık hızı) ile gösterilmektedir.

Nokta ışık Kaynağından yayılan elektromanyetik radyasyonların
enerjileri, uzaklığın karesi ile azalır. Işığın yayılım alanına dikey
birim alandan birim sürede geçen enerji miktarına intensite adı verilir.

Bu formüle göre ışık kaynağına 2x uzaklıkta ışığın intesitesi, x uzaklığına göre 4 kat azalır.

Foton ışık hızı ile hareket ederler ve enerjileri frekensları ile doğru orantılıdır. Enerjileri;

denklemiyle gösterilebilir. Burada E; fotonun enerjisi, h; Planck
sabiti (4,13x10-18 keVsn), f; frekası gösterir. Bu denklem daha önce
verilen c = ? x f denklemiyle birleştirilirse,

denklemi elde olunur.

Tanısal amaçlı X ışını fotonlarının enerjileri 100keV, dalga boyları 10-2 nm. frekansları 1019 Hz civarındadır.

Elektromanyetik radyasyonların madde ile etkileşimini dalga boyları
belirler. Dalga boyları metreleri bulan radyo dalgaları, radyo
anteyleriyle alınabilir. Mikrodalgaların dalga boyları santimetrelerle
belirtilir. Görülebilir ışığın dalga boyu, görme hücrelerini (rod ve
cone) etkileyecek boyuttadır. Ultraviyole ışık, X ışını ise atom ve
subatomik parçacıklarla etkileşir.

Eklektromanyetik spekturumun algılayabileceğimiz bölümü olan
görülebilir ışık, spektrumun çok dar bir bölümünü oluşturur.
Görülebilir ışığın, bir uçta kısa uzun dalga boyu olan kırmızı
radyasyona uzanan bir renk spektrumu vardır. Elektromanyetik spektrumda
görülebilir ışığa yakın yerleşen morötesi ve kızılötesi radyasyonlar
insan gözüyle görülmezler fakat fotografik emülsiyon ve benzeri diğer
yöntemlerle saptanabilirler.

Görülebilir ışığın madde ile etkileşimi x ışınından farklıdır.
Görülebilir ışık fotonu maddeye çarptığında madde uyarılır ve foton,
maddenin moleküler yapısına göre değişen diğer bir ışık fotonu şeklinde
yansıtılır. Bir madde, günışığında eğer kırmızı görülüyorsa, bu madde
gün ışığındaki kırmızı dışında tüm görülebilir ışık fotonlarını absorbe
eder, yalınca uzun dalga boylu olan kırmızı ışığı tekrar yayar.

Görülebilir ışığın ve dolayısyla elektromanyetik radyasyonların birçok
özellikleri, yukarıda da belirtildiği gibi dalga modeliyle
açıklanabilmiştir.

Yapay dalgalarla yapılan deneylerde elektromanyetik radyasyonların;
yansıma (refleksiyon), emilim (absorbsiyon) ve maddeyi geçebilme
(transmisyon) gibi özellikleri gösterilebilmektedir.

Görülebilir ışığı geçiren maddeler saydam (transparent), yarı geçirgen
maddeler translusent, geçirmeyen maddeler ise opak olarak adlandırılır.
Radyoloji pratiğinde kullanılan tanısal amaçlı x-ışınını fazla geçiren
vücut yapıları (akciğerler, yağ dokusu gibi) radyolusent, az geçiren
vücut yapıları (kemik, kalsifikasyon gibi) ise radyoopaktır.