ELEKTROMANYETİK TAYF

Beyaz ışık kırıldığı zaman çeşitli renklere ayrılır. Bu olayın nedenini 1666’da ünlü İngiliz bilim adamı Isaac Newton açıklamıştır.Newton bir Güneş ışını demetini karanlık bir odada bir prizmadan geçirdiğinde, bildiğimiz beyaz ışık cam prizmanın öbür yüzünden çıkarken mor, lacivert, mavi, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızı renkli ışınlara ayrılmıştı. Bu renkli ışın demetlerine TAYF denir. Yine Newton’ un deneylerine göre bu ışık tayfı tersine çevrilmiş ikinci bir prizmadan geçirildiğinde yeniden beyaz ışık demetine dönüşüyordu. Ama tayftaki renklerden yalnızca biri, örneğin kırmızı prizmadan geçirildiğinde hiçbir değişikliğe uğramıyordu.
Bu deneyde beyaz ışığın bileşenlerine ayrılmasının sebebi, yapısındaki her rengin değişik açılarda kırılmasıdır. Işık kırıcılık katsayıları farklı olan saydam bir maddeden (hava) bir başka saydam ortama (cam) geçtiği zaman kırılır. Kırılma miktarı ışığın dalga boyuna bağlıdır. Dalga boyu ne kadar kısa ise kırılma da o kadar büyük açı ile olur. Örneğin mavi ışınlar kırmızı ışınlara göre daha büyük bir açıda kırılır çünkü mavi ışığın dalga boyu kırmızınınkine göre çok daha küçüktür. Gökkuşağı da bu yolla oluşur. Havadaki her bir yağmur damlaları prizma görevi görerek ışığı bileşen renklerine ayrıştırır.
Günümüzde radyo dalgalarından ısıya, görünür ışıktan morötesi, X ve kozmik ışınlara kadar bütün ışıma enerjisi birimlerinin elektromanyetik yapıda olduğu biliniyor. Örneğin ışık ile radyo dalgaları arasındaki tek fark dalga boylarıdır.
Buradan yola çıkarak elektromanyetik tayfın tanımını yapabiliriz:
ELEKTROMANYETİK TAYF ( SPEKTRUM ) GAMA IŞINLARINDAN RADYO DALGALARINA KADAR BİLİNEN TÜM ELEKTROMANYETİK DALGALARI İÇEREN DİZİLİMDİR.
Görünür ışık tayfı, en uzun radyo dalgalarından en kısa dalga boylu gamma ışınlarına kadar uzanan elektromanyetik tayfın bütünü içinde çok küçük bir aralığı kapsar.

Tayfın dalga boylarına göre dizilen bileşenleri şunlardır:



Gamma ışınları: 0,01 nanometreden daha küçük dalga boylu ışınlardır. Bir atom çekirdeğinin çapından daha küçük dalga boylu dalgalar içerirler. Bu elektromanyetik tayfın en yüksek enerjili ve frekanslı bölgesidir. Pulsarlar, kara delikler ve kuazarlar gibi cisimlerde meydana gelen şiddetli nükleer tepkimeler sonucu oluşurlar. Ayrıca süpernova patlamalarında ve karadeliklerin etrafını çevreleyen madde diskinden karadeliğin olay ufkundan içine düşen maddenin aşırı ısınması sonucu da oluşurlar.

X ışınları: 0.01 ile 10 nanometre arasında dalga boyuna sahip ışınlardır (bir atomun boyu kadar). Alman fizikçi Wilhelm Conrad ROENTGEN tarafından keşfedilmişlerdir. Sınıflandırmada nereye ait olduklarını bilmediği için onlara X-Işınları adını vermiştir. Kaynaklar: lambalar, x ısını tüpleri ve metal bir hedefe çarpan hızlı elektronlardır. X ısınları yumuşak maddelerin içine nüfuz ederler.

Morötesi (UV) radyasyon: 10 ile 310 nanometre arasında dalga boyuna sahip ışınlardır (yaklaşık olarak bir virüs boyutunda). Genç, sıcak yıldızlar bol miktarda morötesi ışık üretirler ve yıldızlararası uzayı bu yüksek enerjili ışınlarla yıkarlar. Kaynaklar; lambalar, gaz deşarjları ve de yıldızlardır. A, B ve C olmak üzere üç kısımda incelenirler. Kısa dalga boylu morötesi ışınlar zararlı olabilirler.2650 A0 dalgaboyu gözlere zararlı, o yüzden UV koruyucu gözlükler özellikle bu dalga boyundaki UV ışınlarını keser.

Görünür ışık: 400 ile 700 nanometre dalga boyları arasındaki ışınları kapsar (bir molekül ile tek hücreli arası boydadırlar). Işık diye hitap edilen elektromanyetik spektrumun bu küçük bölümünü insan görebilir. Güneş yeryüzü ışığının % 99,999’ unu sağlar. Bu bölümde mor ile başlayan ve kırmızıyla biten renkler vardır.

Kızılötesi (IR) radyasyon: 710 nanometreden 1 milimetre arası dalga boylarına sahip ışınları kapsar (iğne ucu ile küçük bir tohum kadar boyları vardır). Bütün sıcak ve soğuk maddeler tarafından oluşturulurlar. Atomlar tarafından emildiklerinde maddeyi ısıtırlar, onun için de ısı radyasyonu da denir. 370C sıcaklığa sahip olan vücudumuz 900 nanometrelik kızılötesi ışıma yapar.

Mikrodalga radyasyonu: 1 mm ile 1 metre arası dalga boylarına sahip ışınları kapsar. Radarlarda kullanılan çok kısa dalga boyuna sahip radyo dalgalarıdır. Aynı zamanda mikrodalga fırınlarda ve kablo gerektirmeyen uzak mesafe iletişimlerde kullanılır.

Radyo dalgaları: 1 milimetreden uzun dalgalardır. En uzun dalga boyuna sahip olduklarından en düşük enerjiye ve sıcaklığa da sahipler(f=10000-1 trilyon’dur en düşük frekansa bağlı olmasına rağmen). Radyo dalgaları her yerde bulunabilir: Arka alan ışınımında, yıldızlararası gaz ve toz bulutlarında ve süpernova patlamalarının soğuk kalıntılarında. Bunların kaynakları elektrik titreşimleridir. Telefon, televizyon ve radyoda bağlantı kablosu gerektirmeden kullanılır.


Fotonun bölgesi Dalga boyu Frekans (Hz) Foton Enerjisi
Radyo Dalgası 1km 3x105 1 neV
Mikrodalga 1 cm 3x1010 120 μeV
Kızılötesi 10 μm 3x1013 120 meV
Görünür 550 nm 5x1014 2 eV
Ültraviyole 100 nm 3x1015 12 eV
X-ışını 0.05 nm 6x1018 25 keV
Gama ışını 0.00005 nm 6x1021 25 MeV


Dalga ile ilgili genel tanımlar

Durgun yüzeye sahip bir göle bir taş attığımızı varsayalım. Taşın suya çarpması ile birlikte göl yüzeyinde bir takım su kabarmaları ve bunların da arasında çöküntüler görülecektir. İşte su yüzeyindeki bu düzenli kabarma ve çalkantılara DALGA denir. Dalgalar bütün katı, sıvı ve gazlarda görülebilir, ör. hava, su, toprak,

Dalga boyu ile frekans arasındaki ilişki şöyle gösterilebilir:
V=λ ƒ
V= hız
λ=dalga boyu
ƒ= frekans

Elektromanyetik radyasyon için hız, ışığın hızına (C) eşittir.

C=λ ƒ
C= ışık hızı
λ=dalga boyu
ƒ= frekans


Frekans, dalga boyu ve enerji arasındaki ilişki nedir ?

Bir dalganın enerjisi frekansı ile doğru, dalga boyu ile de ters orantılıdır. Diğer bir deyişle enerji ne kadar büyük ise frekans o ölçüde büyük, dalga boyu ise yine o ölçüde küçüktür (kısadır).
Fotonların Enerjisi

1900 yılında Max Planck isimli bilim adamı bir sabit sayı keşfetti. Bu sayı ‘Planck Sabiti (h)’ olarak isimlendirildi. Bunun ardından birçok yeni fikirler üretilmeye başlandı. Planck, ışığı enerji paketçikleri olarak tanımladı ve bu paketçiklerin her birinin enerjisini şu şekilde tanımladı:
E= h f
Burada 'f ' ışığın frekansı ve 'h' ise Planck sabitidir. Planck sabitinin değerleri aşağıda belirtildiği gibidir. Bunların hepsi birbirinin aynısıdır, aralarındaki tek fark birimlerdir:
h = 6,63 x 10-34 J.s (Joule x Saniye) = 4,14 x 10-15 eV.s (Elektron volt x Saniye) = 1,58 x 10-34 cal.s (Kalori x Saniye)

Örneğin; eğer 1000 nm dalga boyundaki bir kızıl ötesi fotonunun ne kadar enerji taşıdığını bulmak istiyorsak; yapacağımız tek hamle: f=c /λ formülünden yararlanarak frekansı hesaplamak ve sonra da yukarıdaki formülü uygulamaktır: E=hf= (4,14 x 10-15 eV.s)(3x1014Hz)=1.242eV

Kaynaklar:
Yıldız Astro Fiziğine Giriş Cilt 1
Astronomi ve Astrofizik Ders Kitabı
Erkan Yücel ‘’Işık,Renk ve Elektromanyetik Tayf’’ Ders Notları
Prof.Dr.Halil Kırbıyık’’Babillerden Günümüze Kozmoloji’’
Prof.Dr.Umur Daybelge’’Uzay Blimi’’

Hazırlayan: İsrafil ŞENYİĞİT

ETKİN GÜNEŞ

Kelebek Diyagramı:
Güneş lekeleri yaklaşık bir ay yaşar ve yeni bir leke doğarken kaybolur. Bu lekelerin yerleri ve sayıları zamanla değişir. Kelebek diyagramı güneşteki lekelerin konumunu zamanın fonksiyonu olarak bize gösterir. Bu güneş lekeleri sayısı 11 yıl dolayında çevrim gösterir. Yeni bir çevrimde görülen ilk birkaç leke 35 - 40 derecelik enlemlerde belirir sonraki yeni lekeler eşleğe doğru devam eder.

Güneş Lekelerindeki Manyetik Alanlar:
Işık kaynağı kuvvetli bir manyetik alan içerisine alınırsa tayf çizgileri birkaç bileşene ayrılır. Çizgi aralıkları manyetik alanın yeğinliğine göre değişir. Alan Yeğinliği bir çizginin bileşenleri arasındaki dalga boyu farkı ölçülerek hesaplanır. Çizgi bileşenlerinin yeğinlikleri ve ışığın uçlaklaşması alanın bakış doğrultusuna göre yönüne bağlı olduğundan alanın yönüde belirlenebilir. Yıldızların manyetik alanlarını bulmak için zeeman etkisi ölçümünü kullanmıştık. Güneş lekelerindeki zeeman etkisi ölçümleri lekelerin en kara olan tam gölge dediğimiz bölgelerinde manyetik alanların Birkaç bin gauss dolayında olduğunu göstermektedir .


Güneş Lekesinin Tayfı: Şekilde bir şerit uçlaklaşmasının bir yönünün tayfını gösterirken komşu şerit uçlaklaşmanın öteki yönünü gösterir. Komşu iki tayfın çizgi kaymaları bir manyetik alanın olduğunu gösterir. Manyetik alanların uçlaklaşması incelendiğinde birbirine çok yakın iki lekenin zıt uçlaklı olduğu görülür. Güneşin dönmesi ele alındığında bir yarı kürede öndeki lekelerin kuzey uçlaklı, arkadakilerin ise hep güney uçlaklı olmasıdır. Öteki yarım küre için bunun tam tersi geçerlidir.Güneşin çevrimi yaklaşık 22 yıldır ve ikinci cevrimde uçlaklar tam tersine döner.
Güneşin Diferansiyel Dönmesi:
Güneş lekelerinin hızı ölçülerek güneşin dönme miktarı bulunabilir. Güneşin ortalama dönme dönemi 27 gün dolayındadır. Eşleğe yakın olan lekeler uzak olanlardan daha hızlı dönerler. Buna güneşin diferansiyel dönmesi denir.

Dünya Astronomi Yılı Kayseri Etkinlikleri

            Dünya Astronomi Yılı Kayseri halk gözlem şenliği, dün akşam Erciyes Üniversitesi Astronomi ve Uzay Bilimleri öğrencileri ile Astronomi Kulübünün öncülüğünde büyük bir coşkuyla kutlandı.

            Dünya genelinde 1-5 Nisan tarihleri arasında yaygın olarak kutlanacak olan “100 Saat Astronomi” programı kapsamında öncelikle Kayseri içinden gelen ailere sinevizyon gösterisi izletildi. Ardından Tug tarafınfan gönderilen ve bölümün elinde bulunan teleskoplarla öğrenciler, halkla iç içe girip Ay, Satürn, Sirius ... gözlemleri yaptı. Zaman zaman da ailelerin yanında gelen küçüklere Astronomi hakkında sorular sorulup bilgileri sınandı ve doğru cevaplayanlara Tübitak tarafından özenle hazırlanmış gök olayları yıllığı ve broşürler dağıtıldı.

            2009 Dünya Astronomi Yılı kapsamında faaliyetlerinin bu kadarda sınırlı olmadığını belirten öğrenciler, sene sonuna kadar il içindeki ilköğretim ve liselere gidip seminerler verecek güneş gözlemleri yapacaklar.

Yaklaşan Faliyetler hakkındaki bilgileri bölümün sitesinden alabilirsiniz.

Devlet Erkanına 2009 Dünya Astronomi Yılı İle İlgili Kutlama Mesajları

31 Aralık 2008 tarihinde devlet erkanına 2009 Dünya Astronomi Yılı ile ilgili kutlama mesajları gönderdim. Mesaj içeriklerinin fazla özel olmadığını düşünerek ve diğer Astronom arkadaşlarımın üzerindeki ölü toprapı atmalarına vesile olabileceğimi umuyor mektup metinlerini paylaşmayı uygun görüyorum.

Türkiye Cumhuriyeti Cumhur Başkanı Sayın Abdullah GÜL'e

2009 Dünya Astronomi Yılınızı kutlar, yeni yılda ülkemizin Uzay Teknolojileri alanında mesafe kat etmesini ve devletimizin de bu çalışmalara desteklerini bekleriz.


Türkiye Cumhuriyeti Başbakanı Sayın Recep Tayyip ERDOĞAN'a

2009 Dünya Astronomi Yılınızı kutlar, yeni yılın ülkemiz de Uzay Teknolojileri alnında gelişme ve geliştirmelerin yaşandığı, değişen dünyada Uzay'ın ülke menfaatlerine katkıda bulunan bir alan olmasını temenni ederim.


Türkiye Cumhuriyeti Milli Eğitim Bakanı Sayın Hüseyin ÇELİK'e

2009 Dünya Astronomi Yılınızı kutlar, yeni yılda geleceğimiz gençlere Uzay Teknolojileri ve bir zamanlar dünyada gelişmesinde söz sahibi olduğumuz Gökbilim'in en iyi şekilde öğretilmesini temenni ederim.