Neden Radyo Dalgaları Duvardan Geçerken Işık Geçemez?
öncelikle, her zamanki gibi elektromanyetik tayfımızı şuraya koyalım:
radyo dalgaları da ışık da, x-ışınları da, kızılötesi dalgaları da birer elektromanyetik dalgadır. haliyle, radyo dalgaları da birer ışıktır, bizim göremediğimiz. göremememizin sebebi, dalga boylarının fazla büyük olmasındandır. iyi de biz x-dalgalarını ve radyasyon -gama- dalgalarını da göremiyoruz? evet, çünkü bu dalgaların da dalga boyu çok küçük.
ee, demek ki biz, sadece belirli dalga boyuna sahip dalgaları görebiliyoruz. onlar da, görünür bölge diye adlandırdığımız, 400 nm ile 700 nm büyüklüğünde dalga boyuna sahip olanlar. gözlerimizdeki reseptörler, sadece bu aralıktaki dalga boylarına sahip dalgalarla etkileşime girebiliyor. eğer 300 nm’lik bir aralık değil de, tek bir sayıyla ifade edilebilecek dalga boyuna sahip bir dalgayı görüyor olsaydık, mesela sadece 550 nm, o zaman hiçbir şeyi birbirinden ayırt edemezdik. her şey ama her şey mutlak olarak aynı renk ve tonda olurdu. sıfır ışık giren kapkaranlık bir odadaki görme yeteneğiniz ne ise, bu senaryoda da aynısı geçerli olurdu. ha eğer, bu aralık biraz daha geniş olsaydı, o zaman çok daha farklı ayrıntıya erişebilir olacaktık.
eğer bir cismin yerini elektromanyetik dalgalarla tespit etmek istiyorsak, ona, kendi boyutuna eşit veya daha küçük dalga boylarına sahip dalgalar göndermeliyiz. eğer gönderdiğimiz dalganın dalga boyu, nesneden büyükse onunla etkileşime giremeyecektir. bu da dalganın absorbe edilmemesi veya dalganın yansımaması hatta kırılarak yoluna devam edememesi demektir. bu şekilde olursa, nesnenin yerini tespit edemeyiz. yok eğer gönderdiğimiz elektromanyetik dalga nesnenin boyutundan çok çok küçükse, bu sefer de o nesne o dalga için saydam hale gelecektir.
şöyle düşünün; eğer gözlerimizdeki reseptörler, x-ışınlarını alabilecek kadar küçüklükteki dalga boyuna sahip dalgalarla etkileşime girebiliyor olsaydı, etrafımızdaki her şeyi çok farklı görecektik. örneğin o çok sevdiğiniz kediniz aşağıdaki gibi görenecekti. eğer x-ışınlarını görebiliyor olsaydık, “senin ben içini bilirim içini” cümlesini de gerçek anlamında kullanabilirdik.
veya x-ışınlarını değil de, 800 nm dalga boyuna sahip dalgaları görebiliyor olsaydık, bir binayı şöyle görürdük.
şimdi fotonlara gelelim. fotonlar, elektromanyetik kuvvetin taşıyıcı parçacıklarıdır. daha cürretkar bir tanımla; fotonlar, evrenin temel enerji taşıyıcılarıdır. parçacıklar elektrik veya manyetik alanla etkileşime girdiğinde, fotonlar takas edilir.
foton, bir atomla karşılaştığında ona selamun aleyküm demek yerine, atomun etrafındaki elektron tarafından direkt emilir. eğer foton emilirse, emen elektronun enerjisi artacağından, daha yüksek bir enerji seviyesine -yörüngesine- çıkar. sonrasında ise, ilk durumuna geri döner ve bir foton yayar.
fotonlar tam olarak yeterli enerjiye sahip olurlarsa, emilirler. çünkü elektronların çıkabilecekleri enerji seviyeleri, yani orbitaller sabittir.
bu arada elektronlar orbitaller arasındaki geçişini ışınlanarak yaparlar, yani aşağıdan yukarıda merdiven çıkar gibi değil de, alt kattayken onu bir üst kata taşıyacak kadar enerjiye sahip bir fotonu absorbe ettiğinde, birden üst kata ışınlanır. ve, arada diye bir kavram da yoktur elektronlar için. yani ya üst kattadır ya da alt katta. bu durumda eğer fotonun enerjisi çok yüksekse, elektron o kadar yüksek kata çıkar. yok eğer gelen foton, elektronu bir üst kata bile taşıyacak enerjiye sahip değilse hiç emilmez. keyfine bakar. sonuçta elektron memur değildir.
görünür bölgedeki fotonların çoğu, 400 ile 700 nanometre büyüklüğündeki dalga boyuna sahip dalgalar, elektronlar tarafından kolayca emilir. madde moleküllerinin çoğu, görünür bölgedeki fotonların, bir elektronu yeni bir yörüngeye taşımak için yeterli miktarda enerjiye sahip olacak şekilde düzenlenmiş elektron düzenine sahiptir. bu şekilde fotonların çoğu emilir.
bununla birlikte, görünür spektrumun altındaki fotonlar çok fazla enerjiye sahip değildir. hatırlayın elektromanyetik spektrumda sola doğru gidildikçe dalga boyu artarken enerji azalırdı. bu yüzden, çok düşük enerji düzeyine sahip ve yukarıdaki orbitalde boşluk olan elektronlar hariç çoğunu hareket ettirecek kadar enerjiye sahip değildirler. bu arada, söylemeden geçmeyelim; fotonlar hem parçacık hem de dalga idi. biliyorsunuz, zamanında müthiş tartışmalar, ünlü bilimsel deneyler ve felsefi yorumlamalar getirilmişti bu olgu ortaya çıktığında.
her bir fotonun bir elektron üzerine etki etmesi yerine, ışığın dalga fonksiyonu, karşılaştığı elektronları iter. işte bu itme, dalgaların bilgiyi nasıl aktardığının açıklamasıdır.
elektronların hepsi aynı yönde hareket ettirildiğinde oluşan şeye akım diyoruz. bu dalgaların sebep olduğu akım çok zayıftır, ama onu yükseltebiliriz. zaten bu yükseltme, sinyalin haberleşmede kullanılma biçimidir.
mikrodalga fırınların yaptığı şey de bu sinyal yükseltmeye oldukça benziyor. örneğin ısıtmak için suyu mikrodalga fırına koyarsanız, mikrodalgalar elektronları suda hareket ettirir. su, metaller -bakır, alüminyum vs.- gibi serbest elektronlara sahip olmadığından, bu elektronlara çarpan mikrodalgalar, elektronları sadece bir tür titreşme, kıpırdaşma hatta oynaşma hareketine zorlar. ki bu da atomu titreştirmek demektir. zaten ısı enerjisi dediğimiz şey de tam olarak budur. atomlar ne kadar ısınırsa o kadar fazla titreşirler.
sonuç olarak, radyo dalgaları duvardan geçerler. çünkü, duvardaki moleküller onları absorbe edemez. duvardaki elektronlar, dizilimleri ve enerji seviyelerinden ötürü, bu dalga boyundaki fotonu ememez. ama, dalga fonksiyonunun etkileşime girmesi sebebiyle biraz enerji kaybetmiş olsa da, sinyalimiz yani radyo dalgası, duvardan geçmiş olur. evet, sorunun cevabına da bu şekilde ulaşmış olduk.
toparlayacak olursak; her nesne, uygun enerjiye sahip bir dalga tarafından emilebilir veya dalganın saçılmasına neden olabilir. bu da nesneleri, o dalga için opak yapar, yani içinden geçemez. yok eğer, dalgamız * elektron tarafından emilmez veya saçılmazsa, içinden geçer ve o nesne artık o dalga boyu için saydam olur. duvarlar, radyo dalgaları için saydamdır. tıpkı camın ışık için saydam olması gibi.
ya da kasların ve yumuşak dokuların x-ışınları için saydam olmasına rağmen, kemiklerin opak olması gibi.