Düzlem dalga - Turkipedia

Fizikte düzlem dalgalar, uzayda herhangi bir yöne dik düzlemler şeklinde hareket eden dalgalardır. Bu dalgalar, hareket ettikleri yöne dik bir kesit boyunca aynı değeri verir. x ekseninde $v$ hızında hareket eden bir düzlem dalganın fonksiyonu,

F(x,t)=g(x-vt)

şeklinde yazılabilir. Genelde düzlem dalga tabiri monokromatik düzlem dalgaları belirtmek için kullanılır; bu tip birer sinüs dalgası olarak hareket etmektedir ve dalga denkleminin en basit çözümü olarak kabul edilebilir. Bu tip dalgalar genellikle fazör gösterimi kullanılarak karmaşık fonksiyonlarla ifade edilir:^[1]^[2]

F(x,t)=Ae^{i(k\cdot r-\omega t)}

Bu ifadede $k$ dalga vektörüne ve $\omega$ da açısal frekansa tekabül eder. Düzlem dalgalar teknik olarak hareket ettikleri düzlemler boyunca sonsuz bir alanı kaplarlar ve boşlukta hareket ederken dağılmazlar; bu dalgaların gerçekte fiziksel olarak oluşması bu nedenle mümkün değildir. Buna karşın düzlem dalgalar dalga denkleminin basit bir çözümünü oluşturduğundan dolayı elektromanyetizma ve optikte modellemede sıklıkla kullanılır. Çok uzaktan gelen dalgalar (örnek olarak güneş ışınları) bir düzlem dalga olarak modellenebilmektedir. Lineer ortamlarda elektromanyetik dalga denklemi gibi denklemlerin çözümleri birden fazla düzlem dalganın toplamı olarak yazılabilir: bu süperpozisyon prensibinin bir sonucudur.^[3]^[4]

Galeri

Bir düzlem dalga animasyonu. Dalganın fazları farklı renkte gösterilmiştir.
Enine düzlem dalgalar
Lineer polarizasyonlu bir elektromanyetik düzlem dalga
Düzlem dalgalarda faz farkı

Ayrıca bakınız

Kaynakça

^ Jackson, John David (1998). Classical Electrodynamics (İngilizce). John Wiley & Sons. ss. 295-297. ISBN 978-0-471-30932-1.
^ Griffiths, David J. (1999). Introduction to Electrodynamics (İngilizce). Prentice Hall. ss. 376-380. ISBN 978-0138053260.
^ Paschotta, Rüdiger. "Plane Waves" (İngilizce). rp-photonics.com. 12 Mart 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 18 Haziran 2020.
^ Cheng., David K. (2015). Köksal, Adnan; Saka, Birsen (Ed.). Fundamentals of Engineering Electromagnetics [Mühendislik Elektromanyetiğinin Temelleri] (2 bas.). Palme. ss. 273-277. ISBN 978-975-8982-99-8.

İlgili Araştırma Makaleleri

Maxwell denklemleri Lorentz kuvveti yasası ile birlikte klasik elektrodinamik, klasik optik ve elektrik devrelerine kaynak oluşturan bir dizi kısmi türevli (diferansiyel) denklemlerden oluşur. Bu alanlar modern elektrik ve haberleşme teknolojilerinin temelini oluşturmaktadır. Maxwell denklemleri elektrik ve manyetik alanların birbirileri, yükler ve akımlar tarafından nasıl değiştirildiği ve üretildiğini açıklamaktadır. Bu denklemler sonra İskoç fizikçi ve matematikçi olan ve 1861-1862 yıllarında bu denklemlerin ilk biçimini yayımlayan James Clerk Maxwell' in ismi ile adlandırılmıştır.

Matematikte adi diferansiyel denklem, tek değişkenli fonksiyonların türevlerini ilişkilendiren diferansiyel denklem çeşididir. Adi diferansiyel denklemler adı daha yaygındır. Kapalı olarak $\text{[math]}$ şeklinde gösterilirler. Bu ifadede $\text{[math]}$ denklemin derecesini gosterir.

<span class="mw-page-title-main">Dalga denklemi</span> kısmi diferansiyel bir denklem

Dalga denklemi fizikte çok önemli yere sahip bir kısmi diferansiyel denklemdir. Bu denklemin çözümlerinden, ses, ışık ve su dalgalarının hareketlerini betimleyen fiziksel nicelikler çıkar. Kullanım alanı, akustik, akışkanlar mekaniği ve elektromanyetikte oldukça fazladır. Genellikle elektromanyetik dalgalar gibi dalgalar için dalga denkleminin vektörel formülasyonu kullanılır. Bu formülasyonda elektrik alanları $\text{[math]}$ şeklindeki vektörlerle gösterebilir ve vektörün her bi bileşeni skaler dalga denklemine uymak zorundadır. Yani vektörel dalga denklemleri çözülürken her bir bileşen ayrı ayrı çözülür. Denklemin en basit hali aşağıdaki şekliyle gösterilir,

<span class="mw-page-title-main">Navier-Stokes denklemleri</span> Akışkanların hareketini tanımlamaya yarayan denklemler dizisi

Navier-Stokes denklemleri, ismini Claude-Louis Navier ve George Gabriel Stokes'tan almış olan, sıvılar ve gazlar gibi akışkanların hareketini tanımlamaya yarayan bir dizi denklemden oluşmaktadır.

Sinüzoid dalga, matematikte, yalnız süreçlerde, dalgalı akım kuvvet mühendisliğinde ve diğer alanlarda sıklıkla bir fonksiyon olarak yer alır.

Zamanın fonksiyon dalganlamasını (t) ile
Merkezden doruk sapması = A
açısal frekans $\text{[math]}$ (her saniyede radyanlar)
başlangıç evresi (t = 0) = θ
- θ değişen evrelerle ilgilidir. Başlangıç evresi sıfırsız olduğu zaman yekpare dalga biçiminin görünümü parça θ/ω saniyeler tarafından zamanda değişir. Bir negatif değer gecikmeyi ve pozitif değer avantajı gösterir.

<span class="mw-page-title-main">Titreşim</span>

Titreşim bir denge noktası etrafındaki mekanik salınımdır. Bu salınımlar bir sarkaçın hareketi gibi periyodik olabileceği gibi çakıllı bir yolda tekerleğin hareketi gibi rastgele de olabilir.

Açısal hız, bir objenin birim zamandaki açısal olarak yer değiştirme miktarına verilen isimdir. Açısal hız vektörel olup bir cismin bir eksen üzerindeki dönüş yönünü ve hızını verir. Açısal hızın SI birimi radyan/saniyedir, ancak başka birimlerde de ölçülebilir. Açısal hız genellikle omega sembolü ile gösterilir. Açısal hızın yönü genellikle dönüş düzlemine diktir ve sağ el kuralı ile bulunabilir.

Fizikte akustik dalga denklemi, akustik dalgaların bir ortamda yayılımını düzenler. Denklemin biçimi ikinci dereceden kısmi diferansiyel denklemdir. Denklem, akustik basınç $\text{[math]}$ ve parçacık hızı u nun gelişimini, konum r ve zaman $\text{[math]}$ türünden fonksiyon olarak ifade eder. Denklemin basitleştirilmiş bir formu akustik dalgaları sadece bir boyutlu uzayda, daha genel formu ise dalgaları üç boyutta tanımlar.

Elektromanyetik dalga denklemi, elektromanyetik dalgaların bir ortam boyunca ya da bir vakum ortamı içerisinde yayılmasını açıklayan, ikinci dereceden bir kısmi diferansiyel denklemdir. Denklemin, ya elektrik alanı E ya da manyetik alan B cinsinden yazılan homojen formu şöyledir:

\text{[math]}

\text{[math]}

Üçgen dalga, ismini üçgen şeklinden alan bir sinüzoidal olmayan dalga şeklidir. Üçgen dalga periyodik, parçalı lineer, sürekli gerçel bir fonksiyondur.

Foton polarizasyonu klasik polarize sinüsoidal düzlem elektromanyetik dalgasının kuantum mekaniksel açıklamasıdır. Bireysel foton özdurumları ya sağ ya da sol dairesel polarizasyona sahiptir. Süperpozisyon özdurumu içinde olan bir foton lineer, dairesel veya eliptik polarizasyona sahip olabilir.

Dalga, bir fizik terimi olarak uzayda ve maddede yayılan ve enerjinin taşınmasına yol açan titreşime denir. Dalga hareketi, orta parçaların yer değişimi sıklıkla olmadan, yani çok az ya da hiç kütle taşınımı olmadan, enerjiyi bir yerden başka bir yere taşır. Dalgalar sabit konumlarda oluşan titreşimlerden oluşurlar ve zamanla nasıl ilerlediğini gösteren bir dalga denklemi ile tanımlanırlar. Bu denklemin matematiksel tanımı dalga çeşidine göre farklılık gösterir.

<span class="mw-page-title-main">Grup hızı</span> dalga şiddetinin genel şekli ile boşlukta yayılan hızı

Bir dalganın grup hızı, dalga şiddetinin genel şekli ile boşlukta yayılan hızıdır. Örneğin, bir taşın, durgun bir su birikintisinin ortasına atıldığında ne olabileceğini düşünelim. Taş suyun yüzeyine geldiği anda, o bölgede dairesel dalgalanmalar meydana gelir. Kısa bir süre içinde, hareketsiz bir merkezden yayılan bu dalgalar dairesel halkalara dönüşür. Giderek genişleyen bu dairesel halkalar, farklı hızlarda yayılan ve farklı dalga boylarına sahip daha küçük dalgaları kendi içerisinde birbirinden ayırabilen bir dalga grubudur. Uzun dalgalar, tüm gruba kıyasla daha hızlı yol alabilirken; sona doğru yaklaştıkça kaybolurlar. Kısa dalgalar ise daha yavaş yol alırlar ve bir önceki dalga sınırına ulaştıklarında yok olurlar.

Fizikte ve sistem teorisinde, süperpozisyon prensibi, tüm lineer sistemler için bir veya daha fazla uyarılar tarafından oluşan net tepki olarak belirtilen süper pozisyon özelliği olarak da bilinir. Kuantum mekaniğinde iki dolanık parçanın durumuna da süperpoziyon denilir. Bu uyarılar her bir uyarıcı tarafından tek tek meydana gelen uyarıların toplamıdır. Eğer giriş A, X tepkisini üretirse ve giriş B, Y tepkisini üretirse, sonuç olarak giriş (A+B), (X+Y) tepkisini üretir. Homojenlik ve eklenebilirlik özellikleri birlikte süperpozisyon prensibi olarak adlandırılır. Bir lineer fonksiyon süperpozisyon prensibini sağlayanlardan biridir ve şöyle tanımlanır:

\text{[math]}

Eklenebilirlik

\text{[math]}

Homojenlik

skaler

a

için.

<span class="mw-page-title-main">Boyuna dalga</span>

Boyuna dalgalar içerisinde ortam yerdeğiştirmesinin giden dalgayla aynı veya zıt yönde olduğu dalgalardır. Mekanik boyuna dalgalara ortamda ilerlerken kompresyon ve seyreltme ürettikleri için bunlara kompresyon dalgası veya basınç dalgası da denilmektedir. Diğer başlıca dalga tipi, içerisinde ortam yerdeğiştirmesinin yayılma doğrultusuna dik açı yaptığı enine dalgadır. Enine dalgalara "t dalgaları" veya "kesme dalgaları" da denilmektedir.

Matematiksel fizikte, hareket denklemi, fiziksel sistemin davranışını, sistem hareketinin zamanı ve fonksiyonu olarak tanımlar. Daha detaya girmek gerekirse; hareket denklemi, matematiksel fonksiyonların kümesini "devinimsel değişkenler" cinsinden izah eder. Normal olarak konumlar, koordinat ve zaman kullanılır ama diğer değişkenler de kullanılabilir: momentum bileşenleri ve zaman gibi. En genel seçim genelleştirilmiş koordinatlardır ve bu koordinatlar fiziksel sistemin karakteristiğinin herhangi bir uygun değişkeni olabilirler. Klasik mekanikte fonksiyonlar öklid uzayında tanımlanmıştır ama görelilikte öklid uzayı, eğilmiş uzay ile tanımlanmıştır. Eğer sistemin dinamiği biliniyor ise denklemler dinamiğin hareketini izah eden diferansiyel denklemlerin çözümleri olacaktır.

Geometrik optik veya ışın optiği, ışık yayılmasını ışınlarla açıklar. Geometrik optikte ışın bir soyutlama ya da enstrumandır; ışığın belirli şartlarda yayıldığı yola yaklaşmada kullanışlıdır.

Fourier optiği dalgaların yayılma ortamını kendisinin doğal modu olduğunu kabul etmek yerine, belirli bir kaynağa sahip olmayan düzlemsel dalgaların üstdüşümlerin olarak addeden Fourier dönüşümlerini kullanan klasik optiğin bir çalışma alanıdır. Fourier optiği, dalgayı patlayan bir küresel ve fiziksel olarak Green's fonksiyon denklemleriyle tanımlanabilen tanımlanabilen ve bu kaynağından dışarıya ışıma yapan dalganın üstdüşümü olarak adddeden Huygens-Fresnel prensibinin ikizi olarak da görülebilir.

Periyot fizik ve matematikte kendini tekrar eden (periodik) fonksiyonun bir dalgasının süresidir. Birimi saniye ve ast katlarıdır. Matematik işlemlerde T harfiyle gösterilir.

<span class="mw-page-title-main">Doğrusal olmayan optik</span>

Doğrusal olmayan optik ya da nonlineer optik, ışığın doğrusal olmayan sistem ve malzemelerdeki davranışı ile özelliklerini inceleyen optiğin bir alt dalıdır. Bu malzemelerde elektrik alan ( $\text{[math]}$ ) ile polarizasyon yoğunluğu ( $\text{[math]}$ ) arasındaki ilişki doğrusal değildir; bu durum daha çok yüksek genlikte (10⁸ V/m seviyelerinde) ışık veren lazerlerde ve lityum niobat gibi kristal yapılarında görülür. Schwinger sınırından daha kuvvetli alanlarda vakum da doğrusallığını kaybeder. Süperpozisyon prensibi bu malzemeler için geçerli değildir.

Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.