şükela:  tümü | bugün sorunsallar (7)
30519 entry daha
  • üst edit: yazı güncellenmiş ve geliştirilmiştir.

    insan kütlesi olmayan bir "ışının" veya "sesin" frekansını nasıl hisseder?

    --- spoiler ---
    frekans(dalgalar) neden önemlidir?
    --- spoiler ---
    çok da önemli değil diyen kişilere; şu anki bütün telekomünikasyon işlemlerinin, insanlarda görmenin ve duymanın hatta mikrodalga fırınların çalışma prensibinin bunun üstüne kurulduğunu hatırlatırım. kuantum mekaniğinin bile gelişme sebebi bu kavramdır. her cismin frekansı olsa da kütlesi olmayan ışığın bile bir frekansı ve elektromanyetik bir doğaya sahip olması sebebiyle enerji taşır.

    --- spoiler ---
    frekans nedir?
    --- spoiler ---
    "frekans", ölçülebilen bir büyüklüktür ve bir saniyedeki titreşim sayısına verilen isimdir. kütlesi olan her cismin "doğal bir frekansı" mevcuttur. kütle arttıkça frekans kare köküyle azalır. referans. örneğin bir binanın temsil ettiği frekans çok küçükken ufak bir toz parçacığın frekansı çok büyüktür.

    --- spoiler ---
    dalga çeşitleri
    --- spoiler ---
    frekanslar dalga olarak da ifade edilebilir. eğer dalga hızını, frekansa bölerseniz dalga boyunu bulursunuz. frekans ve dalga boyu birbiriyle ters orantılıdır. kütlesi olan cisimler için frekansı, yani titreşimi anlamak kolayken kütlesi olmayan cisimlerde durum değişir. enerji taşıyan potansiyel(e=mgh), kinetik(e=1/2mv^2) ve hatta einstein'ın ünlü eşitli e=mc^2 denklemlerdeki "m" ortadan kalkar.

    2 tip dalgadan bahsedebiliriz. bunlardan birincisi "ses" ya da moleküllerin titreşimiyle oluşan dalgalar, 2. ise taşıdığı enerji sebebiyle kısaca "ışık" yani elektromanyetik dalgalardır. 19 yy. bilim adamlarını(einstein, planck ve de broglie) elektromanyetik dalgaların; sadece "ses" gibi yani "dalga" olarak davranmaması oldukça meşgul etmiştir ki ışının aynı zamanda parçacık gibi davranabileceği yani kuantalara sahip olabileceği görülmüştür, buna foton ismi verilmiştir. einstein 1921'de dalganın parçacık gibi davranabileceğini ispatladığı fotoelektrik olay ile nobel ödülünü kazanmıştır. kuantum mekaniği de bu gelişmeler üstünde yükselmiştir. teori bir yana pratik sonuçlara bakalım.

    --- spoiler ---
    insan ile çeşitli frekansların etkileşimi nasıl gerçekleşir?
    --- spoiler ---
    bir ışık ya da ses dalgası; kütlesi olmamasına kendini hissettirebilir, hatta sizi öldürebilir. demek ki kütlesi olmayan bir şey de sizinle etkileşime geçebilir. peki nasıl geçer?

    bununla ilgili en temel kavram "rezonans"tır. yani kütlesi olan bir cismin temsil ettiği frekansa eş bir mekanik frekans yaratırsanız o cismi hareket ettirebilirsiniz. örneğin bir camın kırılması bununla ilgilidir. camın doğal frekansına yakın bir frekansı sesinizle yeterli şiddetle oluşturabilirsiniz camla etkileşir ve kırarsınız.

    insanlar frekansı çeşitli şekillerde algılayabilirler. kısa kısa bunlara bakalım:

    --- spoiler ---
    1) duyarak etkileşir
    --- spoiler ---
    insan kulağındaki zar, gelen havanın molekül titreşimiyle rezonansa girer. bunun frekans aralığı 20 hz ila 20 khz arasında değişir. yapılan deneylere göre gençler 15khz'i daha rahat duyarken yaşlılarda bu oran azalmaktadır. örneğin 25 khz geldiğinde algılamayız çünkü kulak zarımız artık titreşmez. aynı zamanda kulağımızın doğal boyutları da bir parametredir. yani havanın titreşimi sonucu oluşacak dalgaları algılayacak fiziksel büyüklüğe sahip değildir. bu sebeple düşük frekansları duymakta zorluk yaşarız.

    --- spoiler ---
    2) görerek etkileşir
    --- spoiler ---
    bu da elektromanyetik dalgalara örnektir. gözümüzün algılayamadığı yüksek frekanslar 2. bir duyu organı tarafından tespit edilir, bu da renktir. gözde retina önünde bulunan fotoreseptör hücreleri ışıkla etkileşime geçerek algılar. burada 2 tip fotoreseptör mevcuttur, biri koni hücreleri ki bu hücreler renkleri algılar, diğeri çubuk hücrelerdir, bunlar da ışıkta aktif olurlar. yani parlaklığa duyarlıdırlar. koni hücrelerinin algıladığı en düşük ışığın frekansı kırmızı, en yüksek frekans ise mordur. bu frekanslar 4x10^14 ila 7x10^14 hz arasında değişmektedir.

    insan gözünde şöyle ilginç bir durum mevcut. üstte bahsettiğimiz gibi ışık elektromanyetik özelliktedir; dalga veya parçacık gibi davranabilir. insan gözünde bulunan mercek şekilleri oluşturmak için ışığı kırar yani dalga özelliğinden yararlanırken, renkler oluşurken ise fotoreseptörler devreye girer ve foton özelliğinden yararlanılır. çarpan foton belli bir eşik değerindeyse konik fotoreseptörlerde bulunan 3 farklı renkte ki(rgb=red/green/blue) fotopsin proteinlerini uyarır. eğer enerjisi her 2 proteinde reaksiyon başlatıyorsa biz 2 rengin karışımını görerek farklı renk kombinasyonlarını beynimizde algılarız. (konumuz bu olmasa da cisimler üstüne gelen ışınları farklı miktarlarda soğurdukları için farklı renklerde görülebilirler.)

    --- spoiler ---
    elektromanyetik spektrum:
    --- spoiler ---
    ışık frekans dağılımının bulunduğu aralığa elektromanyetik spektrum ismi verilir ve kullandığımız bir çok teknoloji bu aralıkta bulunmaktadır. örneğin:
    elektro-manyetik spektrum ref: wiki

    insan gözünün algılayabildiği minicik kısmı daha iyi algılayabilmeniz için şu şekil faydalı olacaktır.
    şekil: visible light

    görüldüğü gibi arada yaşamımızı birinci dereceden etkileyen mikro dalga ışınlar ve ya radyo frekansları mevcuttur. bunlar insanlarla direkt etkileşime geçmez fakat telekomünikasyon için önemlidir. verilen frekans bir alıcı tarafından seçici olarak algılanır ve bilgi taşınmış olur. bu frekanslar bize zarar vermez çünkü iyonlaşma yaratmazlar. peki iyonlaşma ne demektir?

    --- spoiler ---
    iyonlaşma nedir? hücrelerimiz ve ışık etkileşimi
    --- spoiler ---
    tabii ki insan kompleks bir varlıktır, her zaman görerek veya duyarak algılamayız, insanın en küçük yapı birimi hücrelerdir ve hücreler atomlardan oluşur. eğer atomlara bağlı elektronları uyaracak bir ışıma yaratırsanız, hücrelere zarar verirsiniz, bu da ancak elektronların kopmasına sebep olacak boyutta yüksek frekansla mümkündür. (planck eşitliğine göre frekans arttıkça enerji artar, e=hv). buna iyonlaşma denir.

    --- spoiler ---
    deri ve mor ötesi etkileşimi
    --- spoiler ---
    iyonlaşmaya sebep olacak kadar enerji mor ötesinden başlar x-ışını ve gama ışını frekansına kadar devam eder. eğer öğlen sıcağında güneş ışınları atmosfere dik olarak girdiğinde dışarıya çıkarsanız, atmosfer mor ötesini absorblamakta zorluk yaşar ve zarar verebilir. neyse ki mor ötesi kolay kolay deriden geçemez ve vücutta bulunan "melanin" pigmenti doğal koruma sağlayarak bu ışını absorblar ve ısı olarak dışarı atar. güneş yanığı dediğimiz de temel de budur ama frekansı çok yüksek bir mor ötesi küçük dalga boyuna sahip olduğunu için aynı x-ışını gibi deriyi geçebilir. referans

    --- spoiler ---
    dna ve x-ışını etkileşimi
    --- spoiler ---
    x-ışınları(röntgen) küçük dalga boyu sebebiyle deriden de geçerek hücrelerle etkileşime geçebilir. nasıl geçer? ışın burada da "foton" yani parçacık gibi davranarak hücre içinde iyonlaşma yaratır, çünkü enerjisi atomdan elektron kopartacak kadar yüksektir. iyonlaşma sonucu oluşan serbest radikaller dna zincirlerini kırarak hücreye zarar verir. ışın-protein etkileşimi için şöyle bir makale vereyim: referans

    --- spoiler ---
    diğer ışınlar ve insan etkileşimi
    --- spoiler ---
    neyse ki çevrenizde böyle kaynak çok olmadığı için hücrelerimizde iyonlaşma olmuyor sağlam durumda kalıyor. yine de siz çok güvenmeyin çünkü belli radyo frekanslarına çok yoğun şekilde maruz kalmak mikrodalga fırına girmeye benzer. bu frekanslar vücudunuzdaki yağ ve su molekülleriyle hızlıca rezonansa girerek yani "dalga" gibi davranarak titreştirir ve zarar verebilir. kısacası moleküllerin sürtünmesi sonucu pişersiniz.

    ek bilgi:
    aklınıza şu soru gelebilir: "röntgen zararlıysa sağlık sektöründe neden kullanılıyor?"
    bir frekansın zararlı olması sadece titreşim miktarına değil, aynı zamanda pozlanma miktarına bağlıdır. sağlık sektöründe kullanılan röntgen şiddeti düşük bir x-ışınıdır bu yüzden hücrelere uzun süre pozlama yapılmazsa zarar vermez.

    ileri okumalar için kaynaklar
    hugh d. young, roger a. freedman, "university physics with modern physics", pearson, 2015.
3279 entry daha