Çok Uzun Dalgaların (VLF) Yayınımı

Bunlar 150 kHz’in altında frekanslı yani 2000 m’den uzun olan dalgalardır. Bunların yer dalgası, yüzey dalgasının zayıflamasının küçük oluşu dolayısıyla, çok uzak mesafelere kadar erişebilir. (>1000 km) su içerisinde de yayına bildiğinden özellikle denizatlılarla haberleşmede kullanılır.

    KAYNAKLAR

1.  ERK Ş., Fizik Ders Notları, İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi Yayınları, İstanbul 1989

2.   SCHAİM U., CROSS J., DODGE J., WALTER J., PSSC Fizik, Milli Eğitim Yayınları, İstanbul 1985

3.  ÖZKAN, T., Mikrodalga, Milli Eğitim Yayınları, İstanbul, 1983

4.  JAUNCEY G., Modern Fizik, İstanbul Teknik Üniversitesi Yayınları, İstanbul 1949

5.  YENİÇAY F. Optik Dersleri, İstanbul Üniversitesi Yayınları, İstanbul 1944

Çok uzun dalgaların doğrultusundaki sapmalar az olmakta, hızı az değişmektedir. Bu özelliğinden dolayı, uçak ve gemilere yol gösteren radyo istasyonlarında, frekans ölçmelerinde kullanılır.

2. Radyoyayın Dalgaların [Uzun (LF) ve Orta (MF)] Yayınımı

Bunlar 150 KHz – 1,5 MHz (2000 – 200 m) arasındaki dalgalardır. Bilhassa radyo yayın işine ayrılmıştır. Bunlar gündüzleri E tabakasının alt kenarlarında ve D tabakasında çok büyük absorbisyona maruz kaldığı için, bu yolla gündüzleri yayınım yüzey dalgası yolu ile olmaktadır.

Dalga, deniz üzerinden daha az zayıflayarak, kurak arazide daha çok zayıflayarak ilerlemektedir. Elektrik iletim hatları, büyük köprü, kule gibi madeni yapılır, betonarme binalar, dalgayı zayıflatır, yönünü ve fazını değiştirir.

Radyo yayınlarının gürültüsüz ve parazitsiz, gereği gibi alınabilmesi için belirli uzaklıklardaki alan şiddetlerinin belirlenmesi gerekir. İyi bir alım yapmak için alan şiddetlerinin şu değerleri alması gerekir:

Şehirlerin iş ve sanayi bölgelerinde : 10 – 50 mV/m

Şehirlerin oturma bölgelerinde        :   2 – 10 mV/m

Az nüfuslu yerlerde                         :  0,5 – 2 mV/m

Kırlarda                                           :  0,2 – 1 mV/m

Orta ve uzun dalga istasyonları akşamları daha iyi dinlenir. Çünkü orta dalga frekansları iyonosfere daha çok girip iyonosferde bir müddet yol aldıktan sonra da tekrar dünyaya dönmektedir. Geliş açısı büyüdükçe iyonosferden yansıma daha kolay gerçekleşecektir. Bu yansıma geceleri yerle iyonosfer arasında birkaç defa tekrarlanmaktadır.

3. Kısa Dalgaların (HF) Yayınımı

1,5 – 30 MHz frekanslı yani 200 m ile 10 m arsındaki dalgalardır. Bunların yer dalgaları kısa mesafelerde zayıflar. Bu yüzden ancak kısa mesafelerde bu dalgalardan faydalanılabilir. 6 – 7 MHz’de ve deniz üzerinde dahi emniyetli menzil 20 – 30 km’yi  geçmez. Buna karşılık kısa dalgalar bilhassa eğik geldikleri takdirde kolaylıkla yansırlar. Bununla beraber, kritik frekansın üstündeki frekanslar için önemli özellikler görülür. Kritik frekansın üstünde bir dalganın iyonosferden yansıyabilmesi için belli bir açıdan daha büyük bir açı ile iyonosfere gelmesi lazımdır. Gök dalgasının zemin üzerinde alınabildiği bir minimum mesafe vardır. Buna Atlama Mesafesi denir. Bu mesafe içinde gök dalgası alınamaz. İyonosferdedeki değişimler ve gece gündüz farkları gök dalgalarını etkilediğinden bir radyoda dinlenen kısa dalga istasyonları gündüz ile gecede fark etmekte ve zaman zaman da kuvvetlenip zayıflamaktadır.

4. Çok Kısa Dalgaların (VHF, UHF, SHF, EHF) Yayınımı

Bunlar 30 MHz’den yüksek frekanslı, 10 m’den daha kısa dalgalardır. İyonosferin kritik frekansları hemen daima bunlara göre düşük olduğundan iyonosferden yansımaları ancak pek özel hallerde ve tesadüfü olarak mümkündür. Bu sebeple, pratikte bu frekanslar için bu yol hesaba katılmaz.

Çok kısa  dalgalar yer tarafından da fazla zayıflatılmaktadır. Çok kısa dalgalardan en iyi yararlanma yolu birbirini gören anten kullanmaktadır. Havada zayıflamaya uğramadığından çok küçük güçlerde bile iyi iletim sağlanmaktadır.

Çok kısa dalgalar atmosferik parazitler ve sis, fırtına gibi kötü hava şartlarından etkilenmemektedir. Ancak çok yoğun bulut, kar ve yağmurdan bir miktar yansıma olmaktadır. Böylece troposferin incelenmesi konusunda “radyometeoroloji” adı verilen bir bilim dalı doğmuştur. Bu amaç için mikrodalga boyu en uygundur. Mikrodalganın kullanım alanları ise, radar, çok kanallı telefon haberleşmesinin ve uydu haberleşmesinde atomik ve nükleer araştırmalardır.

5.  Elektromağnetik Dalgaların Yayılma Hızı

5.1.  Faz Hızı

Bir cins atomda x ekseni yönünde tek renk düzlem dalgaya bakalım. Bu dalga

    idi.

Yukarıdaki ifade  şeklindedir. Bu hızın aynı fazlar yüzeyinin (dalgan cephesinin) hareket hızı olduğunu kolayca belirtmek mümkündür. Mesela, bildiğimiz gibi aynı fazlı düzlem denklemi;

 = sabit’tir.

Bu ifadeden t’ye göre türev alınırsa dalga cephesinin x ekseni boyunca hareket hızı (bu hıza faz hızı denir.)

  bulunur. Şimdi aynı fazlı düzlem dalga sayısı ile ifade verelim.

sabit

bu ifadenin t-ye göre türevi alınırsa;  buradan;

    bulunur.

Faz hızı kısaca dalganın yayınım hızıdır. Faz Hızı;  ile de hesaplanabilir. Yani ışığın boşluktaki hızını ve kırılma indisini bilmekle ışığın ortamda yayılma hızını hesaplayabiliriz. Maykelson su için  bulmuştur. Şunu belirtmekte fayda vardır. Faz hızı sadece tek renk ışığı karakterize eder. Dolayısıyla tek renk olmayan ışığın yayılmasını öğrenmek için grup hızı olarak adlandırılan yeni bir büyüklük kullanmak gerekir.

5.2.  Grup Hızı

Yukarıdaki incelemeler hep tek frekanslı elektromağnetik dalga ile ilgiliydi. Halbuki bir yayında değişik frekanslı elektromağnetik dalgalar vardır ve topluca o yayına ait elektromağnetik enerjiyi taşırlar.

O halde grup hızı bir haber yayınındaki elektromağnetik enerjinin yayınım hızı, değişik frekanslara ait elektromağnetik dalgaların toplu yayınım hızıdır.

Grup hızını şöyle bulabiliriz. Genlikleri aynı, f₁, f₂  frekansları birbirine yakın iki elektromağnetik dalga düşünelim. Zaman başlangıcı olarak ikisinin de fazlarının aynı olduğu an seçilirse faz farkı olmaz. Bu iki dalgayı toplarız.

 zayıflama sabiti ;    α = 0 olsun.

x uzaklığı için;

Yukarıdaki ifadeleri toplamda yerine yazarsak;

Bu bağıntı bize, alan şiddetinin x ve t ye göre değimini gösterir. Bir Δt zamanı sonunda yukarıdaki bağıntıya bakarak her iki cos’lü terimin belirli hızla ilerlerler. Bu bağıntıdan ayrıca aşağıdaki eşitlikleri doğrudan yazabiliriz.

Faz Hızı :  

Grup Hızı :      bulunur.

5.3. Faz ve Grup Hızları Arasındaki Bağıntı :

Faz ve grup hızları göz önüne alarak aşağıdaki bağıntının varlığı kendini gösterir.

   olduğundan      bu ifadeyi yukarıdaki bağıntıda yerine yazarsak;

  bulunur.  (Reley Denklemi)

Şunu hatırlatalım ki grup hızı ilk olarak Reley tarafından tanıtılmıştır.

Reley denkleminden aşağıdaki halleri inceleyelim.

1.      (yani dalga boyu büyüdükçe faz hızı da büyür.) Bu halde

             olur.

2.  (yani faz hızı dalga boyuna bağlı değildir.) Bu halde  olur.

3.    (yani dalgaboyunun büyümesi ile faz hızı küçülür) Bu halde

         olur.