ELEKTROMANYETİK SPEKTRUM

Elektromanyetik spektrum, düşünülenden daha anlaşılır bir şeydir. Gözlerimizin gördüğü ışık, 

elektromanyetik dalganın gerçek bir parçasıdır. Elektromanyetik spektrumun görünür kısmı, 

gök kuşağının sahip olduğu portakal rengi ve kırmızıdan, mor ve maviye kadar bütün renkleri 

içermektedir. Bu renklerin her biri gerçekten ışığın farklı dalga boylarına karşılık gelmektedir.

DALGA NEDİR?

Okyanusta hiç, bir dalga ile karşılaştınız
mı? Okyanus dalgaları, suyun yüzeyinde
hareket etmektedirler. Onları görebilir
onları hissedebilirsiniz. Suyun içerisinde
yüzerken, hatta kendi dalgalarınızı
oluşturabilirsiniz. Ses, göremediğimiz bir
dalga türüdür. Okyanus dalgaları gibi ses
dalgalarının da yayılmaları için bir ortama
ihtiyacı vardır. Ses, bir yerden başka bir
yere içinde bulunduğu hava molekülleri
nedeniyle hareket etmektedir. Bu
moleküller, bir birleri ile çarpışmasıyla ses dalgalarını taşıyabilirler. Ses, herhangi bir
moleküler ortamda hatta su moleküllerin oluşturduğu bir ortamda yol alabilmektedir. Boş
uzayda ses dalgalarını taşıyacak her hangi bir molekül bulunmadığı için ses de olmaz.
Elektromanyetik dalgalar, yayılmaları için herhangi bir ortama ihtiyaç duymadıkları için ses
dalgalarından faklıdır. Elektromanyetik dalgalar, hava ve katı materyaller içinde yayıldığı gibi
herhangi bir madde içermeyen boş uzayda da yayılmaktadır.

FARKLI DALGA BOYLARINA SAHİP ELEKTROMANYETİK DALGALAR

Radyo dalgaları, televizyon dalgaları
ve mikro dalgalar, bütün hepsi
elektromanyetik dalga tipleridir. Onlar
sadece birbirinden dalga boyu olarak
farklıdır. Dalga boyu, iki dalganın
ardışık tepeleri arasındaki uzak dır. 

Radyo dinlerken, TV seyrederken, mikro dalga fırında yemek pişirirken hep elektromanyetik
dalga kullanmaktasınız. Elektromanyetik dalgalardaki dalgalar, çok uzun dalga boylarına sahip
radyo dalgalarından, atomun boyutundan daha küçük olan kısa dalga boyuna sahip gama-
ışınlarına kadar değişmektedir.

Elektromanyetik dalgalar, sadece dalga boylarına göre değil, aynı zamanda frekans ve
enerjilerine göre de tanımlanmaktadır. Bu üç nicelik aşağıda verilen matematiksel ifadelerle
birbirlerine bağlıdır.

Bunu şu şekilde açıklayabiliriz: bir radyo dalgasının frekansı veya bir mikrodalganın
dalga boyu veya bir x-ışınının enerjisi hakkında konuşmak doğru olmaktadır. Bir
elektromanyetik spektrumu en uzun dalga boyundan en kısa dalga boyuna sırasıyla ifade
edersek, radyo dalgaları, mikrodalga, kırmızı altı, görünür bölge, morötesi, x-ışınları ve
gama-ışınları biçiminde sıralanmaktadır.

RADYO DALGALARI

Radyo dalgaları elektromanyetik spektrumun
sahip oldukları en uzun dalga boyuna sahiptir. Bu
dalgalar, bir futbol sahasından büyük olacağı
gibi bir top boyutundan da küçük olmaktadır.
Radyo dalgaları radyolarınıza müzik getirmekten
çok daha fazla iş yapmaktadırlar. Onlar aynı
zamanda televizyon ve cep telefonu sinyallerini
de taşıma görevini yapmaktadırlar. 

Evlerinizdeki televizyon üzerinde bulunan anten, televizyon
istasyonundan yayılan sinyali elektromanyetik dalga biçiminde
almaktadır ve bu TV olarak isimlendirdiğimiz görüntü cihazı
tarafından işlenerek karşımıza görüntü olarak çıkmaktadır.

Cep telefonlarında da bilgi iletişimi için, yani bilgi
materyallerini taşıyan radyo dalgalarıdır. Bu
dalgaların dalga boyları TV ve FM ’in sahip
olduğu dalga boylarından daha küçüktür. 

RADYO DALGALARININ KULLANILMASI

Gezegen ve kuyruklu yıldızlar, büyük gaz
bulutları, yıldız ve galaksiler gibi uzaydaki
cisimler, çok farklı dalga boylarında ışık
yayarlar. Yayınlanan ışığın bir kısmı büyük
dalga boyuna sahip, hatta 1 mil kadar olabilir.
Bu uzun dalgalar elektromanyetik
spektrumun radyo dalgası bölgesini
oluşturmaktadır.
Radyo dalgaları görünür bölge dalgalarından
daha büyük olduğu için, radyo teleskopları,
görünür bölgede yani optik bölge olarak da
isimlendirilen çıplak göle gözlem yaptığımız
teleskopların çalışma ilkelerinden farklıdır.
Radyo teleskopları, yansıyan dalgaları
odaklamak için, dışı iletken metallerle
kaplanan çanaklardan oluşmaktadır. Radyo
ışınımın dalga boyları oldukça büyük olduğu
için, kıyaslanabilir berrak resim ve
görüntüler elde etmek için, bir radyo
teleskobu bir optik teleskoptan fiziksel
olarak daha büyük olmalı. Buna bir örnek
verecek olursak, yandaki resimde de
gözlendiği gibi, parkes radyo teleskobu 64 m
büyüklüğünde bir çanağa sahip olup bundan daha küçük bir radyo teleskobundan daha net bir
görüntü elde edilemez.
Daha net ve daha iyi (veya yüksek çözünürlüklü) bir radyo teleskobu yapmak için, radyo
astronomisi ile uğraşanlar, ya birçok teleskobu birleştirerek yeni bir teleskop ağ sistemi
oluşturur veya alıcı çanakları belirli bir sıraya dizilmesiyle elde edilen çanaklar sistemini
oluştururlar. Bu çanakların uygun bir sıralanmasıyla oluşturulan sistem, çanakların sıralanmış
biçiminin kapladığı yerin büyüklüğü kadar bir çanağa eşit olmaktadır.

Çok büyük sıralama (VLA), Dünyanın en
büyük radyo astronomi gözlem evinden
bir tanesidir. Yandaki resimde de, yaklaşık
36 km büyüklüğünde büyük bir Y
düzeninde 27 çanak anten içeren VLA nın
resmi gösterilmektedir.

RADYO DALGALARIYLA NELERİ GÖZLEMLEYEBİLİRİZ

Çoğu astronomik cisimlerin radyo dalgası yayınladıkları, 1932 yılına kadar keşfedilemedi. O
zamandan beri, astronomlar, astronomik cisimler tarafından yayınlanan radyo dalgalarından
resimler oluşturmak için çok karmaşık sistemler geliştirdiler. Radyo teleskopları, kuyruklu
yıldızlarda, çok büyük gaz bulutlarında, yıldızlarda, galaksilerde ve gezegenlerdeki olayların
araştırılmasında oldukça fazla kulanılmaktadır. Bu kaynaklardan gelen radyo dalgalarının
incelenmesiyle, astronomlar, yapılarını, hareketlerini ve bileşimini oluşturan maddeler
hakkında çok şey ortaya koyabilirler.

MİKRODALGA

Mikrodalgalar santimetre mertebesinde ölçülen
dalga boylarına sahiptir. Uzun dalga boyuna
karşılık gelen ve mikrodalga bölgesinin
başlangıcını oluşturan dalgalar, bir mikrodalga
fırınında bulunan yiyeceklerimizi ısıtan
dalgalardır. Bu dalgalar, maddeleri oluşturan
atom ve moleküllerle etkileşerek onların
hareketlerinde meydana getirdikleri sürtünme
nedeniyle ortaya ısı enerjisinin çıkmasına
neden olmaktadır. Bu şekilde de mikrodalgaya
maruz kalan maddeler ısınmaktadır. 

Mikrodalgalar, bilgileri içinde bulunduran sinyalleri, bir yerden başa bir yere taşımak için
oldukça iyi bir taşıyıcı görevleri yaparlar. Çünkü mikrodalga enerjileri, sisli ortamlara, hafif
yağmurlu ve karlı ortamlara, bulutlu ve sigara dumanının bulunduğu ortamlara çok iyi bir
şekilde nüfus edebilmektedir.

Kısa dalga boylarına karşılık gelen
mikrodalgalar, uzaktan algılamalarda
kullanılmaktadır. Bu mikrodalgalar, hava
tahminlerinde kullanılan doppler radar
sistemlerindeki gibi, radar olarak
kullanılmaktadır. Yine bu dalgalar, yaklaşık
boyları birkaç inç boyutunda olan dalgalarla
bildiğimiz radar sistemleri içinde
kullanılmaktadır. Yandaki şekilde gösterilen
mikrodalga kuleleri, telefon ve bilgisayar
verileri gibi bilgileri bir şehirden başka bir
şehre iletmek için kullanılmaktadır.
Radar, “radio dedection and ranging” yazılımının bir kısaltılmasıdır. Radar, kısa mikrodalga
atmalarının iletilmesiyle cisimleri saptamak ve onların konumlarını belirlemek için
geliştirilmişlerdir. Mikrodalganın çarptığı cisimlerden gelen yankının orijini ve şiddeti, alıcı
tarafından kaydedilir, daha sonra kaydedilen bu dalgalar cisimlerin her bir birim kesitinin
özelliklerine bağlı olan yüzeylerden yansıtmış oldukları dalgaları tanzim ederek bunları
değerlendirmelerini yapabileceğimiz resimler haline getirirler. Radar, aktif taşımayı yapan
dalgalara hassas olduğu için, aktif bir uzağa hassas sistem olarak göz önüne alınabilir.

MİKRODALGAYLA NELER GÖZLEMEYEBİLİRİZ

Mikrodalgalar, sisli ortamlara, hafif yağmurlu ve karlı
ortamlara, bulutlu ve dumanlı ortamlara nüfuz edebilmesi,
bu dalgaları, Dünyayı uzaydan gözlemleyebilmek için
oldukça önemli bir duruma getirmektedir. ERS-1 uydusu
yaklaşık 7.5 cm
dalga

boyuna sahip
(C-bandı) dalgalar
göndermektedir. Şekildeki
görüntüde gösterildiği gibi,
Alaska sahillerinde
denizde bulunan
parçalanmış buz kütlelerini göstermektedir. JERS uydusu, 20
cm uzunluğuna sahip dalga boyunu (L-bandı) kullanarak
yandaki resimde de gösterildiği gibi Birezilyada bulunan
Amazon ırmağının bir görüntüsünü vermektedir.

Bu görüntü, uzaydan elde edilen bir radar görüntüsüdürBu, mikrodalganın L-bandındaki bir dalgaboyu kullanılarak elde
edilmiştir. Bu görüntüde, Utah eyaletinin Salt Lake şehrinin
kenarındaki bazı dağların bilgisayarla geliştirilmiş bir radar
görüntüsü verilmiştir. 

1960 yılında tesadüfen oldukça şaşırtıcı bir keşif yapılmıştır. Bell laboratuvarlarında iki bilim
adamı, özel bir düşük gürültülü anten kullanarak, bir arka plan sesi olarak isimlendirilen,
uğultu keşfettiler. Yaklaşık gürültüye benzeyen bu ilginç şey, bulunulan yere, bütün
yönlerden gelmekteydi ve şiddetinde hiç bir şekilde değişme gözlenmemekteydi. Eğer bu
uğultu Dünya üzerinde bulunan, örneğin yakın hava kontrol kulesinden gelen radyo sinyalleri
gibi bir şeylerden gelseydi, bu uğultu sinyalleri her yönden değil sadece bir yönden gelirdi.
Bilim adamları, cok geçmeden evrenin her yönünden gelen ve gürültü ışınımı olarak
keşfedilen esrarengiz ışınımın kozmik (evrensel) mikrodalga ışınımı olduğunu keşfettiler.
Bütün evreni doldurduğu düşünülen bu ışınımın, daha sonra ayrıntılı olarak tartışılacak olan
ve Big Bang olarak bilinen Büyük Patlamanın başlangıç anı için bir ipucu olduğuna
inanılmaktadır. Bir başka ifadeyle, bu kozmik ışınımlar Büyük Patlama anında oluştuğu ve
evrenin her tarafına yayıldığı ve hala da yayılmaya devam etmekte olduğu düşünülmektedir.

 Yandaki görüntü, kozmik mikrodalga arka plan ışınımının Kozmik Arka plan Araştırmaları (COBE) için oluşturulmuş bir görüntüsüdür. Burada, pembe ve mavi renkler evreni dolduran kozmik mikrodalga arka plan ışınımın hafif dalgalanmaları göstermektedir. 

Eğer sizin hassas bir mikrodalga teleskopunuz olsaydı, evinizde bulunan mikrodalga fırınından ve insan yapımı olana diğer kaynaklardan dışarı sızan hafif ışınımları saptayabilirsiniz, fakat aynı zamanda da, onu rahatlıkla saptayabileceğiniz ve belli bir dalga boyuna sahip olan, her yönden gelen sabit kozmik ışınlarda algılardınız. Bu ışınlara, Kozmik Mikrodalga Arka plan Işınımları denilmektedir ve bundan sonra kolaylık olması için sadece kozmik ışınlar olarak ifade edilecektir. 

KIRMIZI ALTI BÖLGE

Kırmızı altı bölgeye karşılık gelen elektromanyetik dalga ışınımı, elektromanyetik
spekturumun mikrodalga spekturumu ile görünür bölge spekturumları arasında kalan bölgedir.
Spekturumun bu bölgesine Infrared ışınımları olarak ta isimlendirilmektedir. Infrared ışınımını
yakın ve uzak ınfrared olmak üzere iki bölgede tanımlayabiliriz. “Yakın infrared” ışınımı,
görünür bölge ışınımının dalga boyuna çok yakın olurken, “Uzak infrared” ise
elektromanyetik spektrumun mikrodalga bölgesine çok yakındır. Yakın Infrared ışınımın
dalga boyunun uzunluğu, yaklaşık bir toplu iğnenin başından daha küçük olurken, yakın
Infrared ışınımın dalga boyu, bir hücre boyutu olan mikro boyuttadır.
Uzak Infrared dalgaları,
ısısal özelliğe sahiptir.
Diğer bir değişle,
Infrared ışınımının bu
tipini, ısı biçiminde,
günlük hayatımızda
sürekli olarak
karşılaşırız. Güneşten,
bir ateşten, bir
radyatörden veya yaya kaldırımından hissettiğimiz sıcaklık ınfrareddir. Derimiz deki sıcaklığa
duyarlı sinir uçları, vücut içi sıcaklık ve dış deri sıcaklığı arasındaki farkı saptayabilir. ınfrared
ışığı, festfood restoranlarında sık sık kullanılmakta olan ısısal infrared dalgaları yayan özel bir
lamba vasıtasıyla yiyeceklerin ısıtılmasında da kullanılmaktadır.
Çok kısa yakın infrared dalgaları, hiç sıcak değildirler, hatta gerçekte onları hissedemezsiniz
bile. Bu kısa dalga boyları, TV uzaktan kumanda sistemlerinde kullanılmaktadır.

GÖRÜNÜR BÖLGE IŞIK DALGALARI

Görünür ışık dalgaları,
elektromanyetik dalganın
sadece çıplak gözle
görülebilen kısmına karşılık
gelir. Biz bu dalgaları, gök
kuşağında oluşan renkler
olarak görebiliriz. Buradaki
her bir renk farklı bir
dalga boyuna karşılık gelir.
Kırmızı renge karşılık gelen
dalga, görünür bölgenin en uzun dalga boyuna karşılık gelirken, mor en kısa dalga boylarına
karşılık gelir. Görünür bölgedeki bütün dalgaları birlikte gözlendiği zaman beyaz ışığı
oluşturur. Bunun tersi de doğrudur. Yani, beyaz ışığı yandaki şekilde de görüldüğü gibi
renklerine ayırabiliriz. Burada gök kuşağı ile prizma fiziksel olarak aynı görevi yapmaktadırlar.

ULTRAVİYOLE(MOR ÖTESİ) DALGALARI

Mor ötesi (ultraviyole UV) görünür bölgeden daha kısa
dalga boylarına sahiptir. Bu dalgalar her ne kadar insan
gözüyle görülmeseler bile, eşek arısı gibi, bazı böcekler
tarafından görülebilir.
Bilim insanları Ultraviyole (mor ötesi) spekturumu üç
kısma ayırmaktadırlar. Bunlar, yakın mor ötesi, uzak mor
ötesi ve aşırı mor ötesi olarak isimlendirilmiştir. Bu üç
bölge, mor ötesi ışığın dalga boyuna ve mor ötesi ışınımın
frekansına bağlı olarak, bunların enerjileri ile de ifade
edilmektedir. NUV olarak kısaltılan yakın mor ötesi, görünür bölgeye yakın olurken, EUV
olarak kısaltılan aşırı (ekstrem) mor ötesi, X-ışınlarına yakın bölgelere karşılık gelmektedir
ve en enerjik kısmıdır. FUV olarak kısaltılan, Uzak mor ötesi bölge de yakın ve aşırı UV
bölgeleri arasında kalan kısımdır.
Güneşimiz, elektromanyetik spekturumdaki
farklı dalga boylarının hepsinde ışık
yaymaktadır fakat onun sadece mor ötesi ışıları
bronzlaşmamıza neden olmaktadır. Yandaki
görüntü, 171 Angstrom dalga boyuna sahip bir
uç mor ötesi ısınımıyla alınan güneşin
görüntüsüdür. (1 Angstrom 10-10m lik bir
uzunluğa sahiptir. Bu resim, SOHO olarak
isimlendirilen bir uydu tarafından çekilmiştir.
Güneşten gelen bazı UV dalgaları Dünya
atmosferine nüfus etse de, onların çoğu
atmosfere girerken ozon gibi çeşitli gazlar
tarafından tutulmaktadır. 

X-RAYS

Işığın dalga boyu azaldıkça, enerjileri artmaktadır. X-ışınları, oldukça küçük dalga boylarına sahip olduğu için, bunların enerjileri ultraviyole (morötesi) ışınlarından daha büyüktür. X-ışınları, dalga boylarından daha ziyade enerjileri ile temsil edilmektedir. X-ışınlarının ışığı, bir dalga etkisinden daha çok parçacık etkisi göstermektedir. X-ışını ışığının fotonlarını toplayan X-ışını dedektörleri, dalgaları odaklamak için dizayn edilen çok büyük aynalara sahip olan radyo teleskoplardan çok farklıdır. X-ışınları, vakum tüpleriyle deney yaparken şans eseri onu bulan Alman bilim adamı Vilhem Conrad Roentgen tarafından keşfedilmiştir. Bir hafta sonra, karısının parmaklarında takılı olan nikah yüzüğünü ve parmak kemiklerini çok açık bir şekilde açıklayan bir X-ışını fotğrafını çekti. Bu fotoğraf, bilim çevrelerlinde ve genişhalk kitlelerinde büyük heyacan yarattı. Roentgen, bilinmeyen ışınımın bu tipini göstermek için onu “X” Elektromanyetik Spektrum18 gozlemevi@omu.edu.tr olarak isimlendirdi. Bu ismi daha sonra kolej ortamındaki arkadaşları Roentgen ışınımları olarak önerdiler. Onlar hala, almanca konuşulan ülkelerde Roentgen ışınımı olarak refere edilmektedir. Dünya atmosferi, oldukça kalın olduğu için uzaydan dünya yüzeyine gelen hiçbir X-ışını Dünya atmosferinden yüzeyine nufus edemez. Bu bizim yaşamımızı sürdürmemiz için oldukça iyidir fakat astronomi araştırmaları için kötüdür. Bu nedenle X-ışınnı dedektör ve teleskoplarını, yapay uydulara yerleştirerek bu ışınlar atmosferin üst kısımlarında dedekte edilmektedir. Bu nedenle X-ışınları kullanılarak Dünya yüzeyinde astronomi ile araştırma yapmak mümkün olmamaktadır.

GAMA IŞINLARI

Gama-ışınları, elektromanyetik spekturumun en fazla enerjiye sahip olduğu bölgesine karşılık 

gelmekle birlikte, en kısa dalga boyuna sahip olduğu kısmına karşılık gelen bölgesidir. Bu 
dalgalar, radyoaktif atomlar veya nükleer patlamalar sonucu oluşmaktadır. Gama-ışınları, 
canlı hücreleri öldürebilir. Bu özelliği tıpta, kanserli hücreleri öldürmek için tedavi amaçlı 
kullanılmaktadır. 

Gama-ışınları, evrenin çok uzak noktalarından bizlere kadar gelebilmektedir. Bunlar sadece 
Dünya atmosferi tarafından soğutulmaktadır ve bu nedenle, atmosferimiz zararlı gama-
ışınlarına göre bizi koruma görevi yapmaktadır. Işığın farklı dalga boylarına karşılık gelen 
kısımları Dünya atmosferinin farklı derinliklerine nüfuz etmektedir. Kopton Gözlemcisi gibi 
sadece, yükseklere yükselmiş balonların ve uyduların içine yerleştirilen aletlerle gökyüzü 
görüntüleri alınabilir. Aşağıdaki şekil elektromanyetik spekturumun belli bölgelerine karşılık 
gelen ışınımlarının Dünya atmosferine nüfus etme derinlikleri gösterilmiştir.