Doğrusal ve dairesel su dalgaları

Atmaların ilerleme yönünü bkz. atma yazımdaki görselde inceledikten sonra dalgaların ilerleme yönünü belirlemek oldukça kolay olacaktır. Bize gerekli olan şey dalganın kaynağı ve inceleme yaptığımız kesit alan:)

Dalganın ilerleme yönü, dalga tepesi ve çukuru, doğrusal ve dairesel dalgaların yansımaların görmek bize dalgayı biraz daha tanıtacaktır. O hâlde başlayalım:

KAZANIM:

10.3.3.1. Dalgaların ilerleme yönü, dalga tepesi ve dalga çukuru kavramlarını açıklar.

10.3.3.2. Doğrusal ve dairesel su dalgalarının yansıma hareketlerini analiz eder.

Dalgaların ilerleme yönü, dalga tepesi, dalga çukuru nedir?

Bir kaynağın etkisi ile su dalgaları oluştuğunda suyun yüzündeki her bir molekül dairesel bir titreşim hareketi ile enerjilerini birbirlerine aktarırlar. Bu aktarım kaynaktan başlar incelemek istediğimiz noktaya doğru sürer. Bu aynı zamanda dalganın ilerleme yönüdür.

Suyun düzgün yüzeyi x ekseni üzerinde ise dalganın +y ekseni üzerinde y genliğine ulaştığı noktaya dalga tepesi denir. Bildiğiniz gibi genlik dalganın y ekseni üzerindeki maksimum yüksekliğidir.

Dalganın -y ekseni üzerinde -y genliğine ulaştığı noktaya ise dalga çukuru adı verilir. Dalga çukuru ve dalga tepesinin genliği birbirine eşittir.

Doğrusal su dalgalarının yansıma hareketleri nasıldır?

Periyodik olarak birbirine paralel ilerleyen dalga tepeleri ve dalga çukurları doğrusal su dalgalarını oluştururlar. Şimdi görseli inceleyelim:

A’da dalgaya yandan baktığımızda göreceğimiz şekil yer alırken B’de aynı (doğrusal yayılan) dalgaya üstten baktığımızda ya da bu bir dalga leğeninin içinde oluşturulmuş dalga ise alttaki yüzeye yansımasına baktığımızda göreceğimiz şekildir.

Dalga leğeni tabanı saydam olan dikdörtgen şeklindeki bir kaptır. Üstte ışıklandırma düzeneği ve leğenin oturtulduğu bacakların altında, mat, beyaz bir (genelde beyaz bir kâğıt) yüzey bulunur. Bu dalga leğeninin içinde oluşturduğumuz dalganın alttaki yüzeye yansımasını inceleyerek dalga hakkında bilgiler ediniriz. Dalga leğeninden bir kesiti aşağıdaki görselde görebilirsiniz.(Bu görüntünün benzerini kalabalık olmayan bir havuza girdiğinizde havuzun zeminine bakarsanız görebilirsiniz:)

Bu dalga leğeninde cetvel ya da cetvele benzer bir kaynak ile doğrusal su dalgaları, çember gibi bir kaynak ile de dairesel su dalgaları üretilebilir. Burada dalgaların kaynağa dik doğrultuda ilerlediğini görebilirsiniz.

Şimdi doğrusal su dalgalarının engellerden nasıl yansıdıklarını inceleyelim:

Doğrusal su dalgaları düzlemsel engellerden nasıl yansır?

Doğrusal bir kaynağın ürettiği su dalgaları düzlemsel bir engelden görselde görüldüğü gibi aynı doğrultuda zıt yönde olacak şekilde yansır.

Bu görselde dalganın uçlarına verilen A, B ve C isimlerine bakarsanız düzlemsel engele dik olarak çarptığını ve dik olarak yansıdığını görebilirsiniz.

Doğrusal su dalgası açılı bir şekilde yerleştirilen düzlemsel engele doğru gelseydi bu engelden nasıl yansırdı?

Aşağıdaki görselde yüzey normali kırmızı kesikli çizgilerle gösterilen ve açılı yerleştirilen düzlemsel engeli görüyorsunuz. Yüzeyin normali ile yaptığı açı a olan bir su dalgası, düzleme çarptığında engele ilk çarpan noktası ilk olarak yansır. Dalganın diğer noktaları da bu hareketi takip eder. Artık dalga yüzeyin normali ile b açısı yaparak yansımaktadır.

Burada a açısına gelme açısı

b açısına yansıma açısı denir ve

a=b dir.

Not: Işığın yansımasında da gelme ve yansıma açısından bahsedilir. Işık konusunda genel olarak gelme açısı î harfi ve yansıma açısı da r harfi ile sembolize edilir. Hangi açıya ne dendiğini anladığımızda soru çözmek için açının hangi harfle gösterildiğinin pek önemi olmaz:)

Doğrusal su dalgası yüzeyi çukur olan bir engele doğru gelseydi bu engelden nasıl yansırdı?

Aşağıdaki görselde yüzey normali turuncu kesikli çizgilerle gösterilen ve odak noktası F ( İngilizce’de Focus ‘dan geliyor) olan çukur (iç bükey) engele gelen doğrusal su dalgaları, odak noktasında toplanacak şekilde yansırlar. Tıpkı ışığın çukur aynadan yansıması gibidir bu durum.

Görselde 1 numarada doğrusal su dalgalarının çukur engele doğru gelişi yer alırken 2 numarada çukur engele ilk çarpan dalga, odak noktasına en yakın olan, son çarpan dalga da en son yansıyan eğri ile gösterilmiştir. Bu dalgalar odak noktasında toplandıktan sonra tekrar açılarak ilerlemeye devam ederler.

Doğrusal su dalgası tümsek yüzeyli bir engele doğru gelseydi bu engelden nasıl yansırdı?

Aşağıdaki görselde turuncu çizgiler tümsek yüzeyli engelin normalidir. Tümsek (dış bükey) yüzeylerde odak noktası engelin arkasındaymış gibidir.

Görselde 1 numara ile gösterilen çizimde doğrusal su dalgaları tümsek yüzeye tümseğin normali ile dik açı oluşturacak şekilde gelmektedirler. 2 numaralı görselde ise su dalgaları engelin arkasında yer alan bir F odak noktasını kaynak alıyormuş gibi yansırlar. Bu durum tıpkı ışığın tümsek aynalardan yansıması gibidir.

Dairesel bir dalga düzlemsel bir engelden yansısaydı yansıma nasıl olurdu?

Yukarıdaki görselde yüzeyin normali turuncu kesik çizgilerle gösterilmiştir. Gelen dairesel dalgalar düzlemsel engelden merkezi düzlemin arkasında olan dairesel dalgaymış gibi yansır. Öyle ki bu merkezin düzleme olan uzaklığı gelen dairesel dalganın merkezinin düzleme olan uzaklığına eşittir (x₁= x₂).

Dairesel bir dalga çukur bir engelden yansısaydı yansıması nasıl olurdu?

Çukur engelin merkezinden kaynağını alan dairesel dalga yine merkezde toplanacak şekilde yansır.

Dairesel bir dalga tümsek bir engelden yansısaydı yansıması nasıl olurdu?

Tümsek engele gelen bir dairesel dalga, merkezi engelin arkasındaymış gibi yansır.

NOT: Çizimler bana aittir. Kullanılmak istenirse bir mail ile haberdar edilmek isterim:)