Elektromanyetik radyasyon spektrumu
(Kaynak: Wikipedia)
“Işık” olarak bildiğimiz ve algıladığımız “şey”, bilimsel adı “Elektromanyetik Radyasyon” (EMR) olan, oluşumun bir bölümü…!
Işığın (foton) parçacık (gibi) davranışının yanında, bir “dalga” olarak da yayıldığını (yayımlandığını) bir süredir biliyoruz… Elektromanyetik radyasyonu oluşturan “elektromanyetik dalgalar”, elektrik ve manyetik alanların kendi kendine ilerleyen (self-propagating) ve farklı yönde titreşen enine dalgalar olarak düşünülebilir… Bir EMR’de elektrik alanı ve manyetik alan dalgaları faz uyumludur ve birbiri ile 90 derece açı yapan düzlemlerde salınır…
EMR, belirli elektromanyetik süreçlerle salınan radyasyon enerjisidir (radiant energy)… Görünen ışık elektromanyetik radyasyonun sadece bir tipidir… Diğer bilinen tipleri radyo dalgaları, kızılötesi ışın ve x-ışını gibi, insan gözünün göremediği, elektromanyetik radyasyonlardır…
Temel olarak, elektromanyetik radyasyon elektrik ve manyetik alanlar tarafından oluşturulan ve (bizzat ışığın kendisi olduğu için !) vakum ortamında ışık hızı ile yayılan, senkronize titreşimlerdir…
Bu iki alanın oluşturduğu titreşimler (dalgalar) gerek dalga/enerji ilerleme doğrultusuna ve gerekse birbirine dik doğrultuda enine dalga (transverse wave) oluşturacak şekilde ortaya çıkarlar… Elektromanyetik dalgalar elektromanyetik tayfı oluşturmak için, frekansına veya dalga uzunluğuna göre tanımlanır… Frekans artışı (veya dalga boyu azalış) sırasında dizildiğinde: radyo dalgaları, mikrodalgalar, kızılötesi radyasyon, görünür ışık, morötesi ışık, x-ışını ve gama ışını sırasında dizilirler…
Elektron gibi, şarjlı parçacıklar herhangi bir sebeple hızlandırıldığında (ivmelendiğinde) elektromanyetik dalgalar üretilir (ortaya çıkar)… Diğer bir deyişle, şarjlı parçacıklar ivmelendiğinde ışıma yapar (foton açığa çıkarır)…! Ortaya çıkan (üretilen) bu dalgalar (fotonlar) diğer şarjlı parçacıklarla etkileşebilir…
Elektromanyetik dalgalar doğdukları kaynak parçacıktan adıkları enerjiyi, momentumu ve açısal momentumu uzağa taşır… Bazı durumlarda da bunları etkileştiği parçacığa transfer eder… Elektromanyetik dalgaların da birimi (quanta) olan fotonlar kütlesiz olmalarına rağmen, kütleli parçacıkların kütleçekiminden (gravity) etkilenirler… (Demek ki, “kütleçekimi” sadece kütleden kaynaklanan bir özellik değil… başka bileşenleri de mevcut…!)
Elektromanyetik dalgalar ile ilişkili olan elektromanyetik radyasyon, kendisini doğuran şarjlı parçacık hareketinin sürekli etkisi gerekmeden (ve sahip olduğu enerji yettiği sürece) yayınımını sürdürür… Bu yüzden, (milyarlarca ışık yılı gibi) çok uzaklara ulaşabilir… Bu sebeple, “uzak alan” (far field) olarak adlandırılır… Kaynak olan şarjlı parçacığa veya elektrik akımına yakın bölgedeki elektromanyetik dalgalara (elektromanyetik indüksiyon ve elektrostatik indüksiyon) “yakın alan” (near field) adı verilmiştir…
Kuantum Elektromanyetizm Teorisinde EMR tüm elektromanyetik etkileşimi gerçekleştiren fotonlardan oluşur… Kuantum etkileri, bir atomdaki elektronların daha alt enerji seviyesine inmeleri veya siyah-gövde (black body) radyasyonu gibi, EMR için ilave kaynak sağlar…
Bir fotonun sahip olduğu enerji belirlenmiştir… Bu enerji (dalga hareketi yapan) fotonun frekansı arttıkça artar… Bu ilişki Planck Eşitliğiyle ifade edilir:
E=h.ν (E: Fotonun enerjisi h: Planck Sabiti v: Fotonun (dalga hareketi) frekansı)
Bir örnek olarak, tek bir “gama” fotonu, tek bir görünür ışık fotonunun 100 000 katı enerjiye sahip olabilir…!
EMR’nin biyolojik (ve birçok kimyasal) sistem üzerine etkisi radyasyonun gücüne ve frekansına bağlıdır…
Görünür ışık veya radyo dalgası, mikrodalga veya kızıl ötesi EMR dalgaları gibi daha düşük frekanslı dalgaların EMR’sinin hücreler üzerine yapacağı hasar miktarı bu dalgaların gücü ile fotonların kombine enerji transferinin yol açacağı “ısıtma etkisi” ile belirlenir… Morötesi veya daha yüksek frekanslı (x-ışını, gama ışını) ışımaların etkisinde kalan hücrelerde ise, basit ısı etkisinin ötesinde, yüksek frekansın sahip olduğu yüksek enerji sebebiyle, ilave molekül hasarları ortaya çıkabilir…
Elektromanyetik dalgaları ilk olarak James Clerk Maxwell ortaya attı… Bu dalgalar daha sonra Heinrich Hertz tarafından doğrulandı… Maxwell elektrik ve manyetik alanların dalga özelliklerini matematiksel olarak tanımladı…
Elektromanyetik dalganın, dalga denklemi ile tahmin edilen hızının ışığın ölçülen hızına çok yakın olduğunun belirlenmesi üzerine Maxwell, ışığın bir elektromanyetik dalga olduğu sonucuna vardı…!
Maxwell’in eşitliklerine göre, uzaysal olarak değişen elektrik alanları zamanla değişen manyetik alanlarla daima ilişkilidir… Benzer şekilde, uzaysal olarak değişen manyetik alan da, elektrik alanda zamanla oluşan spesifik değişimlerle ilişkilidir…
Bir elektromanyetik dalgada, elektrik alan değişimleri daima bir yöndeki manyetik alan değişimi ile birlikte gerçekleşir… İkisi arasındaki bu ilişki, hangi alanın hangisini tetiklediğine bakılmaksızın, özel görecelikteki uzay-zaman değişimi ilişkisi gibi, birbiri ile bağlantılı olarak gerçekleşir…
Gerçekte, manyetik alanlar elektrik alanlarındaki rölativistik deformasyonlar (distortions) olarak dikkate alınabilir… Dolayısıyla, uzay-zaman değişimi ile benzerlik ilişkisi bir analojiden öte anlam taşır… İlerleyen bir elektromanyetik dalga oluşturan bu iki alan, kaynağının desteği gerekmeden uzayda yayınmaya (propagation) devam eder… Enerj taşıyan elektrik yükü taşıyıcıların (charged particle) ivmelenmesiyle oluşan elektromanyetik alan uzayda yayınmaya devam eder…
Bir antenden yayımlanan mikrodalgalar gibi, elektromanyetik radyasyon ifadesi sadece elektromanyetik alan parçalarını kapsar… Uzayda sonsuz uzak mesafeye yayımlanan bu alanın yoğunluğu içinden geçtiği (hayali) alan ile ters orantılı olarak azalır, böylece, içinden geçtiği (hayali) küre yüzeyi ne kadar değişirse değişsin, toplam radyasyon enerjisi sabit kalır…
Kısaca, elektromanyetik radyasyondan bahsedilince, bir transmitterin etrafındaki elektromanyetik alanın “uzak alan” (far field) parçası kastedilmiş olur… Elektromanyetik alanın transmittere yakın bölge (near field) parçası değişken bölgesini teşkil eder, elektromanyetik radyasyonun dışında tutulur…
Maxwell denklemlerine göre, bazı yükler ve akımlar EMR davranışı göstermeyen lokal tipte elektromanyetik alan üretirler… Akımlar doğrudan manyetik alan üretebilir, ancak, manyetik dipol tipinde olan bu alanlar akımdan uzaklaşılınca yok olurlar… Benzer şekilde, değişen elektrik potansiyeli sebebiyle (anten gibi) bir iletken içinde birbirinden ayrılmaya zorlanan şarjlı parçacıklar elektrik dipol tipinde elektrik alanı oluştururlar, ancak, bu alan da mesafe arttıkça zayıflar… Bu alanlar, EMR kaynağına yakın bölgedeki “yakın-alan”ı oluştururlar…
Bu iki davranışın hiç biri EMR’den sorumlu değildir…Bunlar sadece, transformerin içinde manyetik indüksiyona yol açarak ve gücün alıcıya etkin bir şekilde transferini sağlayacak şekilde, elektromanyetik alan davranışına yol açarak veya metal dedektörün bobininin yakınında gerçekleşen geri besleme (feedback) davranışını sağlarlar…
Tipik olarak, “yakın-alanlar”, alıcının elektromanyetik alandan her enerji çekişinde, kendi güç kaynakları (veya transmitter) üzerinde yük artışına sebep olacak, güçlü bir etkiye sahiptir…
Elektromanyetik radyasyonun fiziği elektrodinamiktir… Elektromanyetizm elektrodinamik ile ilişkili bir (gözlenebilen) olaydır… Elektrik ve manyetik alanlar süperpozisyon özelliklerine uyarlar…Böylece, belirli bir parçacık veya zamanla değişen manyetik alandan kaynaklanan alan, başka sebeplerden dolayı, aynı uzayda mevcut olan alanlara katkıda bulunur… İlave olarak, vektör alanları olarak, tüm manyetik ve elektrik alan vektörleri birbirine eklenir…
Elektromanyetik radyasyon aynı anda dalga ve parçacık özelliği gösterir… EMR’nin, uzak mesafelerde ve uzun zaman aralığında ölçüldüğünde dalga özelliği daha belirgindir… Parçacık karakteri ise, daha kısa zaman aralığında ve daha kısa mesafelerde ölçüldüğünde belirgindir…
Bir fotonun dalga ve parçacık özelliği deneyle gösterilebilir… Tek bir foton interferometreye yönlendirildiğinde iki yoldan da geçerek kendikendine girişim yaparken, dedektörler tarafından “tek” olarak yakalanır…!
Elektronlar gibi kütleli parçacıklar ile elektromanyetik radyasyonun etkilenmesi kuantum elektrodinamik teorisinde açıklanır…
Elektromanyetik radyasyon enine dalgadır… Dalga titreşimleri enerji transferi ve hareket doğrultusuna dik yöndedir…
Maxwell denklemi ile uyumlu olacak şekilde alanın elektrik ve manyetik parçaları sabit bir kuvvet oranında bulunur…
Işığın önemli bir özelliği frekansıdır (saniyedeki titreşim sayısı)… Genelde, Güneş ışığında olduğu gibi, bir ışığın içinde farklı frekanslar mevcuttur… Işığın, bir prizmadan geçince tayfına ayrılması bu yüzdendir…
Elektromanyetik tayfta (spektrumda), bir ışığın dalgaboyu bina boyunda olabileceği gibi (radyo dalgaları) bir atom çekirdeğinden daha da küçük (gama ışını) olabilir… Frekansı ise, dalgaboyuyla ters orantılıdır…
Dalgalar farklı ortamdan geçerken yayınma hızı değişirken frekansı (ve dalgaboyu) sabit kalır…
19. yüzyıla gelindiğinde, ışığın dalga teorisi ile “kara gövde” (black body) adı verilen sıcak cisimler tarafından yayımlanan elektromanyetik spektrum arasında bir uyumsuzluk ortaya çıkar… Daha sonra “morötesi yıkım” (ultraviolet catostrophe) olarak adlandırılacak bu olay fizikçileri yıllarca uğraştırır…!
1900’lü yılların başında, Max Planck “kara-gövde” ışıması üzerine, gözlenen spektrumu açıklayan, yeni bir teori geliştirir… Planck’ın önermesine göre, “kara gövde”ler görünür ışık ve diğer elektromanyetik ışımayı enerji paketçikleri halinde yayımlar… Albert Einstein, “kuanta” (quanta) adı verilen bu paketçiklerin gerçek parçacıklar olarak dikkate alınması gerektiğini önermiştir… Bu ışık parçacığına, daha sonra, “foton” adı verildi…
Einstein’in ışığın fotonlardan oluştuğunu ileri sürmesi dalga teorisi ile açıklanamayan fakat deneylerde gözlenen bir kuraldışılık’tan, fotoelektrik etkiden, kaynaklanmaktaydı… Kısaca, metal yüzeyine gönderilen ışık bu yüzeyden elektron kopararak, elektrik akımının oluşmasına yol açar…(Einstein’e Nobel Ödülü kazandıran keşif…!)
Deney ölçümleri gösterdi ki,metal yüzeyinden koparılan tekil elektronların enerjisi ışığın yoğunluğundan ziyade frekansı ile orantılıydı… Belirli metallerde, ışığın frekansı belirli bir sınırın altındaysa, ışık hangi yoğunlukta uygulanırsa uygulansın, elektrik akımı oluşmuyordu…!
Fizikçiler, dalga teorisiyle uyuşmayan bu duruma yıllarca açıklama getirmeye çalıştı…
Einstein, 1905 yılında, ışığın parçacık teorisini yeniden dirilterek bu gözlenen etkinin sebebini açıkladı… Einstein’in bu açıklaması ile, ışığın dalga hareketinin yanında, “parçacık-gibi” davrandığı da bilim dünyası tarafından kabul edilmiş oldu…
Bir foton bir atom tarafından absorblanırken, bu atomun çekirdeğine yakın konumdaki elektronu daha yüksek enerji seviyesine yükseltir… Enerjilenmiş (excited) durumdaki bir molekül veya atom içindeki bir elektron daha düşük enerji seviyesindeki bir konuma inerken, enerji seviyesi farkıyla uyumlu frekansta bir foton yayımlar… Atomların içindeki elektronlar belirli enerji seviyelerinde olduğundan, her bir element ve her bir molekül kendi karekteristik frekansındaki fotonu absorblar veya yayımlar…”Photoluminescence”ın bir tipi olan bu foton-yayımlama’ya flöresan (flourescence) adı verilmiştir… Bu durumun bir örneği, morötesi (blacklight) ışına maruz kalan flöresan boyaların ışımalarıdır… Başka sebepten kaynaklanan flöresan ışımalar da mevcuttur…
Işığın tabiatını açıklayan modern teori “dalga-parçacık” çift-davranışını (duality) var sayar… Bu teoriye göre, her şey parçacık ve dalga özelliğine birlikte sahiptir…Bu özellikler, bu amaç için tasarlanmış deneylerle tek tek gösterilebilir… Parçacık özelliği daha büyük kütleli objeler için daha kolay gösterilebilir…Louis de Broglie, 1924 yılında, eektronların dalga-parçacık özelliği gösterdiğini kanıtladı…
Dalga ve parçacık etkileri EMR’nin emisyon ve absorpsiyon tayfını tam olarak açıklar… İçinden ışık geçirilen bir ortamın madde-kompozisyonu onun absorbsiyon ve emisyon spektrumunu belirler…(Tersine olarak, bu spektrumlara bakılarak, bu ortamdaki maddeler belirlenebilir…!)
Bu tayf bandları atomlar içinde izin verilen enerji seviyelerine denk gelir… Absorpsiyon tayfı içindeki siyah (karanlık) bantlar ışık kaynağı ve gözlemci arasındaki ortamda bulunan atomlar sebebiyledir…
Atomlar ışık kaynağı (emitter) ve dedektör (göz) arasındaki belirli frekansta ışığı absorblar, sonra bu ışığı tüm yönlerde yayımlar…Dedektöre görünen koyu tayf bandı ışın demetinden saçılan radyasyon sebebiyledir…
Örnek olarak, uzak bir yıldızın ışık tayfında görülen siyah bantlar bu yıldızın atmosferindeki atomlardan kaynaklanır… Benzer bir durum, ışıma yapan bir gazın içinde bulunan ve ısı gibi herhangi bir sebeple enerjilenen atomlar sebebiyle de gerçekleşir…
Elektronlar daha düşük enerji seviyelerine inerken, ışık tayfı elektronların enerji seviyeleri arasındaki atlamayı temsil edecek şekilde oluşur … Fakat, belirli enerji seviyelerine enerjilenmelerde (excitation) kara bantlar tekrar görünür… Buna bir örnek, bulutsuların emisyon tayfıdır… Bir bulutsu içinde hızla hareket eden elektronlar, bir kuvvet bölgesiyle karşılaştığında çok ani şekilde ivmelenerek, evrende karşılaşılan en yüksek frekanslı elektromanyetik radyasyonu üretirler…Bu olay “arkadan aydınlatılan” (absorpsiyon tayfı) ve kendisi ışıyan (emisyon tayfı; glowing gases) gazların kimyasal yapısını ve Dünyadan uzaklığını (kızıla kayma) belirlemede bir vasıta sağlar…
İvmelenen her elektrik yükü veya değişen manyetik alan elektromanyetik radyasyon üretir… Bir tel (veya anten gibi iletken ortam) alternatif akım ilettiğinde elektromanyetik radyasyon akım ile aynı frekansta yayılır… Birçok durumda, tetikleyici elektrik potansiyeli sebebiyle, ayrılan şarjların ortaya çıkardığı elektriksel “dipol moment”i ayırdetmek mümkündür… Şarjların ileri-ger hareketi sebebiyle, dipol moment zaman içinde titreşir… Bir frekans için bu titreşim değişen elektrik ve manyetik alanlara sebep olur ve elektromanyetik radyasyonu harekete geçirir…
Kuantum seviyesinde, elektromanyetik radyasyon şarjlı parçacığın dalga paketinin (wavepacket) titreşmesi veya ivmelenmesi ile üretilir… Sabit konumdaki şarjlı parçacıklar hareketsiz olsa da, bunların durumlarının süperpozisyonu, zaman içinde titreşen bir elektrik dipol momenti olan, geçiş durumu (transition state) yaratabilir… Bu titreşen dipol moment şarjlı parçacıkların kuantum durumları arasındaki geçişten (radiative transition) sorumludur… Bir örnek olarak, atomların bir kararlı durumdan başka bir kararlı duruma geçerken foton yayımlamaları böyle bir durumun oluşmasını sağlar…
Bir dalga olarak, ışık, hızı, dalgaboyu ve frekansıyla tanımlanır… Işık, aynı zamanda, fotonların (parçacıkların) akımıdır… Her bir foton dalganın frekansıyla ilişkili enerjye sahiptir. Bu enerji Planck eşitliğiyle hesaplanır… (E = h.f;
Planck sabiti: h = 6.626 × 10−34 J•s)
Elektromanyetik radyasyonun, gözlemcinin hızına bağlı olmadan, vakum ortamında ışık hızıyla yayıldığının belirlenmesi, Einstein’in “özel görecelik” kuramını oluşturmasına vesile oldu…
19. yüzyıla kadar, deneylerde gözlenen bazı garipliklerin açıklanmasında dalga teorisi yeterli olamadı… Bunlardan biri ışık hızında “gözlemci etkisi”nin yer almamasıdır… Einstein, 1905’te, uzay-zamanın ışığın yayınımında (ve tüm diğer proseslerde ve fizik kanunlarında) hıza bağlı değişkenler (velocity-changeable entities) olduğunu ileri sürdü…! Bu durumda, ışık hızının ve elektromanyetik radyasyon hızının, gözlemcinin izafi hızından bağımsız olarak, sabit olması gerekiyordu…!
Elektromanyetik radyasyonun görünen ışığın dışında kalan (ana) kısmı 19. Yüzyılda keşfedildi… Kızılötesi radyasyonun kaşifi olarak, araştırma sonuçlarını 1800 yılında açıklayan, astronom William Herschell kabul edilir… Herschell, pirizmadan geçirilen Güneş ışığının oluşturduğu tayfın kızıl bölgesinin ötesindedeki ortamda sıcaklık yükselmesi (ışıma) meydana geldiğini deneysel olarak gösterdi…!
1801 yılında, Alman fizikçi Wilhelm Ritter, gerçekleştirdiği benzer bir deneyle, morötesi ışığın varlığını gösterdi… Ritter, tayfın morötesi kenarındaki görünmez ışığın gümüş klorid çözeltisini mor ışıktan daha çabuk kararttığını belirledi…! (Ritter’in bu deneyi fotoğrafçılığın da ilk adımı oldu…!) 1862-1864 döneminde James Clerk Maxwell, elektromanyetik alan için geliştirdiği denklemlerle, dalgaların ışık hızına çok yakın bir hızla yol alabildiğini ileri sürdü… Bundan hareketle, Maxwell, gürünür ( ve görünmez) ışığın elektromanyetik alanda yayılan radyasyon olduğunu ileri sürdü…
Radyo dalgaları ilk olarak, Maxwell eşitliklerinde önerilen titreşimli şarjları ve akımları yaratacak şekilde, görünür ışıktan çok daha düşük frekanslı titreşimleri yapacak şekilde, hesaplanmış elektrik devreleri kullanarak, Heinrich Hertz tarafından 1887’de üretildi… Hertz, daha sonra radyo dalgası ve mikrodalga adı verilecek bu dalgaları algılama yöntemini de geliştirdi…
Wilhelm Röntgen, 8 Kasım 1895’te, vakum tübü ile gerçekleştirdiği deney esnasında x-ışınlarını keşfetti…
Elektromanyetik spektrumun keşfedilecek son bölümü radyoaktiviteyle ilgiliydi… Henri Becquerel uranyum tuzlarının, fotoğraf plakasını x-ışınları gibi etkilediğini belirledi… Marie Curie, bu tip ışınları en güçlüsü radyum olacak şekilde, sadece belirli elementlerin yayımladığını keşfetti… Ernest Rutherford, 1899’da, uranyum ve radyum içeren maddenin (pitchblende) şarjlı alfa ve beta parçacıklarından (ışınlarından) oluşan ışımalar yaptığını belirledi… Fransız bilim insanı Paul Villard, 1900 yılı içinde, Radyumun şarjsız ve özellikle nüfuz edici bir radyasyon yayımladığını belirledi…Rutherford, Villard’ın bulgularını dikkate alarak, üçüncü tip radyasyon olan gama ışınlarını tanımladı…
1910’da, İngiliz fizikçi William Henry Bragg, gama ışınlarının elektromanyetik radyasyon olduğunu, 1914 yılında ise, Rutherford ve Edward Andrade gama ışınlarının x-ışınlarından daha küçük dalga boyuna ve daha yüksek frekansa sahip olduğunu belirledi…
Işınların kaynağı onların birbirinden ayırdedilmesini sağlar… Gama ışınları kararsız atomlar tarafından üretilirken, x-ışınları, hızlı hareket eden parçacıkların (beta parçacıkları) yüksek atom numaralı, belirli maddeye çarpması sonunda ortaya çıkabildiği gibi, (insanlar tarafından) elektriksel olarak da üretilebilir…
Elektromanyetik radyasyon statik elektriği ve manyetik “yakın alanlar”ı dışlayarak, dalga boyu sırasında radyo dalgası, mikrodalga, kızılötesi, görünür ışık, morötesi, x-ışını ve gama ışınlarını kapsar…
Elektromanyetik radyasyonun davranışı onun frekansına bağlıdır… Düşük frekanslıların dalgaboyu büyük iken, yüksek frekanslıların dalgaboyu küçüktür… Bu dalga boyu ve enerji seviyelerinin bilinen bir alt ya da üst sınırı yoktur…! “Planck enerjisi” seviyesine yaklaşan veya onu geçen (gözlenebilmeleri mevcut teknolojinin ötesinde olan) fotonları tanımlamak için yeni fizik teorileri gerekir…!
Ses dalgaları elektromanyetik dalgalar değildir… Elektromanyetik spektrumun 20 Hz-20 kHz’lik bölümü “işitilebilir”lik bölgesinde olarak değerlendirilse de, elektromanyetik dalgalar insan kulağı tarafından doğrudan algılanamaz…!
Ses dalgaları molekülerin titreşen sıkışmalarıdır… İşitilebilmeleri için, elektromanyetik dalgaların (hoparlörlerle) basınç dalgalarına dönüştürülmeleri gerekir… Bir elektromanyetik dalga madde ile temas ettiğinde frekansı değişir…
Elektriksel iletkenlerde, şarjların bu indüklenmiş hareketi (elektrik akımı) EMR’nin absorblanmasına sebep olur veya, şarjların ayrılması yeni EMR’nin (effective reflection of EMR) doğmasını sağlar…
Bunun uygulamadaki bir örneği radyo dalgalarının antenler tarafından absorplanması veya yayımıdır; mikrodalgaların su veya dipol momente sahip diğer moleküller tarafından (mikrodalga fırınlardaki gibi) absorblanmasıdır… Bu etkileşimler elektrik, ışı veya her ikisini birlikte üretir…
Radyo dalgası ve mikrodalga gibi kızılötesi ışın metallerden yansıtılır…Ancak, düşük frekanslı radyo ve mikrodalga radyasyonundan farklı olarak, kızılötesi EMR, tek moleküllerde mevcut dipollerle etkileşir… Tekil kimyasal bağın uçundaki atomlar titreşirken, değişir… Geniş yelpazedeki madde tarafından absorblanan bu ışın, titreşimlerin ısıya dönüşerek kaybolmasıyla birlikte maddenin ısınmasına yol açar…
Frekans görünür ışık sahasına doğru artarken, EMR fotonları bazı bağlı moleküllerin yapısını değiştirmeye yetecek kadar enerjiye sahip olabilir… Bu olayın “ışığın görülebilirlik sahasında” meydana gelmesi bir tesadüf değildir… Görme olayının gerçekleşmesinde tekil bir (retinal) molekülün bağındaki değişim ışığın retinadaki “rhodopsin” içinde absorblanmasını mümkün kılar…!
Benzer sebeplerle, klorofilin tekil molekülü tekil foton tarafından enerjilenmesi ile, bu frekans aralığında fotosentez mümkün olur… Kızılötesi ışığı algılayabilen hayvanlar, birçok fotonun dahil olduğu süreçte, sıcaklığı değiştirmek için küçük su paketçiklerini kullanır…
Bu sebeple, kızılötesi, mikrodalga ve radyo dalgalarının moleküllere ve biyolojik dokuya, radyasyonun tekil fotonunun enerjilemesiyle değil, sadece, kütle halinde ısıtarak zarar verebildiği anlaşılmıştır…
Görünür ışığın tek bir fotonunun birkaç molekülü etkilemesi mümkündür… Ancak, enerji seviyesi hasar verecek derecede sıcaklık oluşturmaya yetmeyeceğinden, bu etkilenme kalıcı ve hasar verici şekilde gerçekleşmez…(Güneş yanıkları bu tanımlamanın ötesindeki durumlardır…!)
Ancak, fotosentezi gerçekleştiren bitki dokularında, “caretonaid”ler elektronik olarak tetiklenmiş klorofilin görünür ışık ile, fotosentezin gerçekleşmesini engelleyecek reaksiyonları önleyerek, “non-pkotochemical quenching” adı verilen bir süreçle oluşturulmasını sağlar…
Sınırlı delile göre, görünür ışığın deride reaktif oksijen oluşumunu sağladığı, bu durmun da, morötesi ışık gibi, ışık-sebebiyle yaşlanmada (photoaging) rol oynadığı ileri sürülmüştür…
Morötesi ışığa doğru frekans artarken, fotonlar belirli çift-bağlı (doubly bonded) molekülleri sürekli yeni düzenlemeye zorlar… Bu durum DNA’da kalıcı hasara sebep olur… DNA, ayrıca, morötesi ışın tarafından oluşturulan reaktif oksijenin indirek etkisiyle de hasarlanabilir…
Tüm dalga boylarındaki morötesi ışığın DNA’yı hasarlayabilmesi, cilt kanserine veya ciltte Güneş yanığına sebep olması bu sebepledir… Moleküler hasara sebep olma, görünür ışık ve daha yüksek frekanslı EMR’nin karakteristik bir özelliğidir… Yüksek-frekanslı EMR’nin bu malzeme ve dokulara molekül seviyesinde kalıcı hasar verme özelliği kuantum etkisi sebebiyledir…
Morötesi bandın yüksek frekansa sahip ucunda, fotonların enerjisi elektronları, fotoiyonizasyon (photoionisation) adı verilen bir süreçle, atomlardan koparmaya (libaration) yetecek (10-330 eV, <124 nm) düzeydedir…
Elektromanyetik radyasyon minimum iyonizayon enerjisine sahip fotonlar ile daha yüksek enerjililerden oluşur… Bu sebeple “iyonizasyon radyasyonu” adı verilmiştir… Başka bir çok iyonizasyon radyasyonu elektromanyetik-olmayan parçacıklardan oluşur… Elektromanyetik-tip iyonizasyon radyasyonu aşırı morötesi ışından daha yüksek frekanslara (x-ışını, gama ışını) kadar uzanır… Bunlar, mutasyon ve kanser gibi, en şiddetli moleküler hasara yol açarlar…
Yararlanılan Kaynaklar:
https://www.youtube.com/watch?v=HPcAWNlVl-8
HAVACILIK VE UZAY 
Yorum yazabilmek için oturum açmalısınız.