Dalgalar Fiziği

Pek çok esnek cisimlere bir kuvvet uygulanıp kesildiğinde titreşim hareketi yapar. Yani, bu cisimlerin şekilleri bir kez bozulduğu zaman, denge konumuna gelmeye çalisir. Hatta bir kati içindeki atomlar, komsu atomlara bir yayla bağlıymış gibi bir denge konumuna göre titreşir.
Dalga hareketi titreşim (salınım) olayı ile yakından ilgilidir. Ses dalgaları, deprem dalgaları, gerilmiş yaydaki dalgalar ve su dalgaları gibi bütün dalgalar, titreşim kaynakları tarafından oluşturulur. Bir ses dalgası, hava gibi bir ortam içinde ilerlerken ortamın molekülleri ileri-geri titreşir. Su dalgaları da bir havuzda yayılırken ,su molekülleri aşağı yukarı doğru titreşir.Dalgalar bir ortamdan geçerken ortamın parçacıkları periyodik olarak hareketine devam eder.Böylece; parçacıkların hareketi , salınan bir sarkacın yada yay bağlı bir kütlenin hareketine çok benzer.
Doğada daha pek çok olaylar vardır ki bu olayların açıklanması, dalga ve titreşim kavramlarının öncelikle anlaşılmasına bağlıdır. Örneğin; gökdelenler, köprüler gibi çok büyük yapılar, kati olmasına rağmen, onlarda titreşir. Bu gerçek onların tasarımlarını ve inşasını yapan mühendis ve mimarlar tarafından göz önüne alınmalıdır. Radyo ve televizyonun nasıl çalıştığını anlamak için, elektro manyetik dalgaların doğası ve kaynağı ile onların boşlukta nasıl yayıldığını öğrenmeliyiz. Son olarak bilim adamlarının atomik yapılar hakkında öğrendiklerinin çoğu, bilgileri taşıyan dalgalardan elde edilir. Bu yüzden atom fiziğinin teori ve kavramlarını anlamak için önce dalgaları ve titreşimleri öğrenmeliyiz.
Çoğumuz çocukken, bir çakıl taşını havuza düsürdügümüzde, dalgaların oluştuğunu görmüşüzdür. Çakıl taşının oluşturduğu sarsıntı küçük havuzun kenarında son bulur. Eğer, sarsıntının yakınında yüzen bir yaprağın hareketini dikkatlice incelerseniz, onun ilk konumu etrafında aşağı-yukarı hareket ettiğini, fakat sarsıntı kaynağından asla uzaklaşmadığını veya ona yaklaşmadığını görürsünüz. Yani su dalgaları (ya da sarsıntı) bir yerden başka bir yere hareket eder, fakat su onunla birlikte sürüklenmez.
Einstein ve Infeld’in bir kitabında alınan aşağıdaki okuma parçası dalga olayı ile ilgili ilginç fikirler verir:
“Washington’da başlayan küçük bir dedikodu çabucak New York’a ulaşır. Gerçi bu iki şehir arasında dedikodunun yayılmasında tek bir kişinin rol almadığı görülür. Burada, farklı iki hareket vardır: Birisi Washington’dan New York’a giden söylenti, digeri bu söylentileri yayan kişilerdir. Bir ekin tarlasından geçen rüzgar , tarlanin bir ucundan diğer ucuna yayılan bir dalga oluşturur.Burada yine, küçük salınım yapan ayrı bitkilerin hareketi ile dalganın hareketini ayırt etmeliyiz. Ortamı oluşturan parçacıklar yalnız küçük titreşimler yaparken, bütün hareket ilerleyen bir dalgadir. Burada gerçekte yeni olan şey, maddesel olmayan bazı şeylerin hareket ettiği yani madde içinde yayılanın enerji olduğunu ilk kez düşünmemizdir.”
Dünyada pek çok dalga vardır. Bunlar, mekanik ve elektromanyetik dalgalar olmak üzere başlıca iki tiptir. Mekanik dalgalara örnek verecek olursak; ses dalgaları, su dalgaları ve tanecik dalgalarıdır. Bu dalgaların her biri için bozulabilen bir fiziksel ortam olmalidir. Özellikle bu üç örnekte; hava molekülleri, su molekülleri ve tanecikler titreşmelidir. Elektromanyetik dalgalar yayılmak için bir ortama gereksinim duymaz, elektromanyetik dalgalara örnekler görünür ışık, radyo dalgaları, televizyon sinyalleri ve x- ışınları sayılabilir.
Dalga kavramı oldukça soyuttur. Bir su yüzeyine bakarken, su dalgası olarak adlandırıp gördüğümüz olay, su yüzeyinin yeni bir düzene geçme halidir. Su olmasa dalgada olmayacaktır. Sarmal yay olmasa, üzerinde ilerleyen bir dalga da mevcut olmayacaktır. Ses dalgaları, hava molekülleri olmasa, hava içinde ilerleyemeyecekti. Mekanik dalgaları, bir ortam içinden geçerken oluşturduğu sarsıntının yayılmasına karşılık geldiği seklinde yorumlarız.