Elektromağnetik Dalgaların Gücü

 güç bir enerji birimidir. Bu gücü elektromağnetik dalga halinde, diğer bir deyimle elektromağnetik enerji halinde uzaya ışınlar. Elektromağnetik enerji belirli bir hızla yayınmaktadır. Bir anteni nokta şeklindeki bir güç kaynağı olarak düşünürsek yarattığı elektromağnetik dalgalar küresel olarak etrafa yayılır. Antenden çıkan güç Pv olsun. D yarıçapındaki bir küresel yüzeyden dışarı çıkan güç yoğunluğu;

 Buradan güç yoğunluğunun uzaklığın karesiyle ters orantılı olduğunu gösteriyor.

Eğer antenin maksimum güç yaydığı doğrultuda  diğer doğrultulara göre Gv defa daha büyük güç veriyorsa bu doğrultudaki güç yoğunluğu şöyle yazılabilir .

       Gv :  Antenin kazancı

1.1. Elektromağnetik Dalgaların Alan Şiddeti

Daha sonra da açıklayacağımız Paytina teorisine göre alan şiddeti aşağıdaki sıralamayla gerçekleşir.

  olup ;      bağıntısı yazılabilir.

Buradan E yazılırsa;

    olur.

E alan şiddeti uzaklıkla ters orantılı değişmektedir.

Şimdi bu dalganın hiçbir engelle karşılaşmadan alıcıya ulaştığını kabul edelim.

Alıcının aldığı maksimum güç şu şekilde yazılabilir:

                  Ar : Alıcı antenin etkin yüzeyi

                                             Pv_max : Birim yüzeye gelen maksimum güç

Eğer alıcı anten, verici olarak kullanılsaydı bu haldeki Ga kazancı ile Ar arasında şu bağıntı olacaktır.

Ar ve Pv_max   değerleri yerine yazılırsa en son şekilde;

   olur.

Bu bağıntı uzayda serbestçe yayınan elektromağnetik dalgaların alıcı antene geldiğinde şiddetinin ne olacağını göstermektedir.  iki anten arasındaki uzaydaki zayıflamadır

1.2. Enerji İletimi ve Poynting Vektörü

Elektromağnetik dalga üzerine düştüğü maddeye enerji aktardığını biliyoruz. Bir elektromağnetik dalganın birim alana, aktardığı enerji hızı, poynting vektör dediğimiz s ile belirlenir.

  ile tanımlanır. S vektörünün birimi SI’da watt/m²  S vektörünün herhangi bir noktadaki yönü, o noktadaki enerji akışının yönünü verir.

2.  Polarizasyon

Elektromağnetik dalgalar enine dalgalardır. “E” alan şiddetiyle antenin oluşturduğu düzleme “POLARİZASYON DÜZLEMİ”  denir “E” alan şiddeti vektörün veya kısaca E alan şiddetinin uzaydaki doğrultusu hep aynı kalıyorsa böyle bir dalgaya “DOĞRUSAL POLARİZASYONLU DALGA”  denir.

E vektörünün doğrultusu “POLARİZASYON DOĞRULTUSU”  denir. Polarizasyon doğrultusu yeryüzüne dikse bu dalgaya “DÜŞEY POLARİZASYONLU DALGA” dalga denir.

Polarizasyon doğrultusu yeryüzüne paralele ise dalga “YATAY POLARİZASYONLU”dur denir.

A)Düşey Polarizasyon        

B) Yatay Polarizasyon

Polarizasyon çalışmaları ışığın doğasını anlamak amacıyla yapılmıştır. Bugün ise durum tam tersine dönmüştür. Bir cisim tarafından saçılan veya geçirilen ışığın polarizasyon durumunu inceleyerek kullanılan cismin özellikleri anlaşılmaya çalışılmaktadır.

2.1.  Sınır Koşulları; Yansıma ve Geçme

Polarizasyon olayındaki gelişmeleri sonsuz uzunluktaki tel gibi düşünebiliriz. Sonlu bir tel göz önüne alırsak ne olacağı telin ucunun bağlı veya serbest oluşuna, yani sınır koşullarına bağlıdır. İlk önce iki ucu birleştirilmiş tel gözöününe alalım. Her iki telde de gerilme kuvveti eşit olacaktır. Fakat  μ kütle yoğunlukları farklı olduğundan  ve  dalga hızları farklı olur.

Sol taraftan gelen dalga;

      (x<0)   olsun.

Bağlantı noktasından bu dalganın bir kısmı “yansıyan dalga geri dönecektir.

        (x<0)   olsun.

Sağ tarafta II. Telde devam eden dalgaya “geçen dalga” denilecektir.

        (x>0)

Her iki telde dalga hızları farklı olduğundan, dalga boyları ve dalga sayıları farklı olur.

Bu elbette yapay bir durumdur. Çünkü aynı tel üzerinde sonsuza kadar uzanan gelen ve yansıyan dalgaları gözle ayırt etmek kolay değildir. Bunun yerine, sonlu genişlikte tek bir sinüs pulsu şeklindeki dalga göz önüne alınarak hesaplar yapılabilir.

O halde, gelen sinüssel bir dalganın teldeki toplam yer değiştirmesi şöyle yazılabilir.

Düğüm noktasının (x = 0) hemen solundaki ve sağındaki yer değiştirme birbirine eşit olmalıdır. Aksi takdirde tel birbirinden ayrılırdı. Ayrıca düğüm noktasının kütlesi yok sayılırsa, f’nin türevi de x = 0 da sürekli olmalıdır.

Tüm bu koşullar altında çözüme uygulanırsa;

        ve        olur.

Böylece, yansıyan ve geçen dalga genlikleri, gelen dalga genliği cinsinden bulunur.

         ve             veya

Hızlar cinsinden;

         ve         

Eğer ikinci telin yoğunluğu daha hafifse  her üç dalga bileşeni aynı fazda olur.

Eğer ikinci tel daha ağırsa   ve yansıyan dalga 180˚ faz farkı kazanır.

Böylece yansıyan dalga baş aşağı olur.

     ve    

Özel olarak, ikinci telin sonsuz yoğunluktaysa, (birinci tel sbt ise)

A_R = A_I        ve       A_T =  0     olur.

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