11. DOPPLER KAYMASINDA DALGABOYU DEĞİŞİMİ

Dalgaboyu değişimi Fizikte aşağıdaki Doppler Eşitlikleri ile tanımlanmıştır.

 

Doppler Kayması ve Dalgaboyu Değişimi

Çerçeveler birbirinden uzaklaşıyor
Çerçeveler birbirine yaklaşıyor

 

Dağdaki istasyon vericiye göre hareketsiz olduğu için kendisine gelen sinyalin dalgaboyu değişmeyecektir ve sinyali λ0 üzerinden alacaktır. Ama görüyoruz ki vericiye göre hareket halinde olan uçaklar için dalgaboyu değişime uğramaktadır. Bu değişimin miktarını yukarıdaki eşitliklerde görüyoruz. Oraya daha dikkatli bakmanızı rica ediyorum. Eşitliklerde bölüm çizgisinin üstünde, sol taraftaki eşitlikte "c+v", sağ taraftaki eşitlikte "c-v" olduğunu görüyorsunuz. Peki onlar nedir sizce? Onlar neyi ifade ediyorlar? Adeta gülümseyip size seslenmiyorlar mı, onları duyuyor musunuz? "Biz vericiden uçaklara giden sinyallerin hızlarıyız. Biz vericiden uçaklara giden sinyallerin hızlarıyız." 

Bakınız, bir anda ne kadar büyük bir bilgi akışının gerçekleşti. Bu büyük bilgi transferine şu anda şahitlik ediyorsunuz. Yukarıdaki eşitlikler yüz yıldan uzun bir zamandır bilim insanlarının elinde olmasına rağmen onların sinyal hızlarını ifade ettiğini anlayamamışlardır. (c+v)(c-v) matematiğine sahip olmadan bunu anlamak mümkün değildir.

Yukarıdaki eşitlikler özetle bize şunu söylemektedir: Eğer sinyal hareketli bir hedefe doğru gidiyorsa, sinyalin yayınlanması esnasında sinyalin orijinal dalgaboyu değişime uğramaktadır. Bu değişimin oranı "sinyalin yayınlanma hızı / ışık hızı sabiti" kadar olmaktadır. Sinyalin yayınlanma hızını ise sinyal kaynağı ve sinyalin varış hedefi arasındaki hız farkı ile ışık hızı sabiti beraberce belirlemektedir. 

λ0 – Bir Dalgaboyunun Fabrika Ayarı 

Bir elektromanyetik dalganın orijinal dalga boyu. 

Tabi burada bir soru ortaya geliyor. Bir elektromanyetik dalganın orijinal dalgaboyu nedir? Ölçtüğümüz bir elektromanyetik dalganın orijinal dalgaboyunun ne olduğunu nasıl anlayacağız?

Çoğu durum için bunu anlamak pek zor değildir. Her elementin hangi dalgaboylarında ışıma yaptığı bilinmektedir. Misal olarak; düşük basınçta Hidrojen gazı içeren bir cam tüpten elektrik akımı geçirildiğinde, Hidrojen atomu aşağıdaki tabloda verilen dalgaboylarında ışıma yapmaktadır. Bu değerler Hidrojen atomu için doğanın fabrika ayarlarıdır diyebiliriz.

Dalgaboyu (nm)

Renk

656.2 

Red (Kırmızı)

486.1 

Blue-green (Mavi-yeşil)

434.0

Blue-violet (Mavi-menekşe)

410.1 

Violet (Menekşe)

 

Öte yandan kaynak ve hedef referans sistemleri birbirine göre durağan iseler dalgaboyu değişmeyeceği için sinyalin orijinal dalgaboyunu bulmak mümkündür. Bu durumda hedefte ölçülen dalgaboyu sinyalin orijinal dalgaboyu olacaktır. 

Ama şimdi gene bir soru oluştu, fabrika ayarı λ0 olan bir sinyal vericisi nasıl oluyor da farklı dalgaboylarında yayın yapabiliyor?

- Aloo. Alooo
- Buyurun efendim.
- Üretim müdürüyle konuşmak istiyorum.
- Benim. Size nasıl yardımcı olabilirim. Sekreterim haber verdi, bir şikayetiniz varmış galiba.
- Sizden 656.2 nanometre kırmızı renkte ışıyan bir lazer cihazı satın almıştık. Geçenlerde cihazı kurduk, çalıştırdık. Kardeşim bu alet neredeyse kırmızı renk hariç her renkte ışıyor. Bu nasıl iş? Kırmızı, mavi, menekşe, turuncu, ültraviyole, ne renk ararsan var. Benimle dalga mı geçiyorsun? 
- An...Anlayamadım. Lazer cihazlarımız çok hassastır. Tek renkte ve kesin bir dalgaboyunda ışırlar.
- Biz burada disko mu çalıştırıyoruz? Hassas cihazmış, cihazını al başına çal.
- Efendim bir üretim hatası var her halde. Hemen mühendislerimi gönderiyorum. Gerekirse de değiştiririz. Müsterih olunuz.

Burada bir başka soru da şu: Şikayette bulunan adam fabrika ayarı 656.2 nanometre olan cihazının farklı dalgaboylarında ışıyabildiğini fark edebilir miydi? Şu an için cevap vermeyeceğim. 

Dalgaboyu değişimi konusu ilerde defalarca karşımıza çıkacaktır. Şimdilik bu noktada bırakıyorum.