Frekans

06 Ocak 2009

Frekans veya titreşim sayısı bir olayın birim zaman (tipik olarak 1 saniye) içinde hangi sıklıkla, kaç defa tekrarlandığının ölçümüdür, matematiksel ifadeyle periyodun çarpmaya göre tersidir.

Bir olayın frekansını ölçmek için o olayın belirli bir zaman aralığında kendini kaç kere tekrar ettiği sayılır sonra bu sayı zaman aralığına bölünerek frekans elde edilir.

Bir dalganın frekansı, dalgaboyuyla ilişkilidir. Dalganın dalgaboyuyla frekansının çarpımı, o dalganın hızını belirler. Dolayısıyla dalgaboyu bilinen bir dalganın frekansı bu ilişki kullanılarak belirlenebilir. Dalgalar bir ortamdan başka fiziksel yoğunluğa sahip bir ortama geçtiklerinde frekansları değişmez ancak hızları ve dolayısıyla dalgaboyları değişir. Doppler Etkisi dışında frekans hiçbir fiziksel olay dolayısıyla değişmez, diğer bir deyişle evrensel bir fiziksel değişmezdir.

Frekans, sesler her daim ilgimi çeken konular olmuştur. Örneğin Vikipedi’de alıntıladığım bu tanımlar içimden geçeni yansıtmakta yeterli olamadılar. Gördüğüm kadarı ile bir de Doppler Etkisi varmış, onu da arıyorum:

Doppler Etkisi (veya doppler olayı), adını ünlü bilim insanı ve matematikçi Christian Andreas Doppler‘den almakta olup, kısaca dalga özelliği gösteren herhangi bir fiziksel varlığın frekans ve dalga boyu‘nun hareketli (yakınlaşan veya uzaklaşan) bir gözlemci tarafından farklı zaman ve/veya konumlarda farklı algılanması olayıdır.

Doppler Etkisi konusunda bilinmesi gereken en önemli husus, her ne kadar gözlemci dalga frekansının kendi hareketi ya da dalga kaynağının hareketi yüzünden değiştiğini görse de, aslında frekansın sabit kaldığı gerçeğidir. Tam olarak ne olduğunu daha iyi anlamak icin şöyle bir örnek üzerinde düşünelim: Siz yerinizde ve hareketsizsiniz. Bir arkadaşınız sizden 10 metre uzakta duruyor ve size her saniyede bir elindeki tenis toplarından birini fırlatıyor. Burada arkadaşınızın topları her seferinde aynı doğru boyunca ve aynı hızda attığını varsayalım. Eğer arkadaşınız da hareketsiz ise her saniyede bir 10 metre yol kateden tenis toplarından biri size ulaşacaktır. Şimdi arkadaşınızın yine her saniyede bir top fırlattığını (yani aslında top fırlatma frekansı değişmiyor), ancak bu sefer size doğru yürümeye başladığını öngörelim. Bu durumda size ulaşan iki top arasındaki süre 1 saniyeden daha kısa olacaktır, çünkü toplar her seferinde 10 metre, 9 metre, 8 metre şeklinde daha az mesafe katettikten sonra size ulaşacaktır. Elbette aynı etkinin zıttı arkadaşınız sizden uzaklaşırken de geçerli olacaktır. Bir başka deyişle, toplar arkadaşınızın elinden her zaman saniyede bir çıktığı halde, sizin ya da arkadaşınızın hareketi yüzünden size azalan ya da artan zamanlarda ulaşacaktır. Bu da doğal olarak arkadaşınızın size topu farklı zamanlarda fırlattığını düşünmenize sebep olur. Yani aslında Doppler Etkisi’nde “etkilenen” asıl fiziksel değişken dalga boyu’dur. Elbette dalga boyu ile frekans ters orantılı olduğundan gözlemciye göre dalga kaynağının frekansı da değişiyor gibi görünür.

Dalga, bir fizik terimi olarak, uzay veya uzayzamanda yayılan ve sıklıkla enerjinin taşınmasına yol açan titreşime verilen isimdir. Bununla birlikte günlük dilde farklı anlamlarda kullanılmaktadır. Ayrıca denizlerde oluşan bir su vuruntusudur.

 

Dalgaboyu, bir dalga örüntüsünün tekrarlanan birimleri arasındaki mesafedir. Yaygın olarak Yunanca lamda (λ) harfi ile gösterilmektedir. Dalgaboyu frekans ile ters orantılıdır, dolayısıyla dalgaboyu uzadıkça frekans azalır.

Dalgaboyu / frekans ilişkisini gösteren bir ilüstrasyon.

http://tr.wikipedia.org/wiki/Dalgaboyu

Bu tanımlamalara birarada bakınca;   Dalga’nın enerjiyi taşıyan titreşim, Dalga boyu’nun tekrarlama mesafesi ve frekansın da titreşim sayısı olduğunu anlayabildim. Doppler etkisi ise bir nevi izafiyet teorisi gibi olsa gerek.

Anlayamadığım dalga boyu ne ile bağlantılı, dalga oluşması için bir dış etken gerekiyor onu biliyorum ancak bu etki aynı zamanda dalganın boyu konusunda da mı etken?   Herhalde dış etkenin kütlesine ve/veya çarpış hızına bağlı bişey olmalı.

Diyeceksiniz ki şimdi nerden çıktı bu merak! Bilmiyorum dünden beri frekans kelimesi beni huzursuz etmeye başladı! Sebebini çözmeye çalışıyorum. Dalga konusu bundan 14 yıl önce hayatıma dahil oldu, hem de kuantumdan önce 🙂

Hikaye Fethiye’de yap-işlet-devret otelimin havuz başında başladı. Oteli yeni açmıştık, ortada müşteri filan yoktu henüz ve ben delice bir hisle giriştiğim bu işle ilgili girdiğim borcu düşünmek/düşünmemek için havuzbaşındaki ahşap bir koltuğa oturuyor, önümde göz alabildiğine uzanan bomboş yeşil yamaçları ve o görkemli Baba Dağını seyrediyordum. Baharın başındaydık, güneş yakıcı olmadığından orada saatlerce yalnızbaşıma oturuyordum. Bakışlarımı Baba Dağı ile havuz  eşit olarak paylaşıyorlardı. İşte orada saatlerce günlerce oturuşum, rüzgarın ve bilimum doğanın sesini dinleyişim şimdi sözlere dökülmeyecek denli derin şeylere bulaşmamı sağladı.

Neyse ben aslında dalga diyordum, ortamdaki sinek, arı vs gibi uçuşan nesneler havuzun suyuna dokunduklarında orada dairesel bir dalga başlıyor ve gelişerek yüz metrekarelik diktörtgen havuzun kenarlarına kadar yol alıyor ve oraya çarpıp geri dönüyorlardı, tabi mesafeler (en-boy) farklı olduğundan geri dönen dalgalar farklı yerlerde birbirleriyle çarpışarak yeni dalgalar oluşturuyorlar ve onlarda ilk seferdeki hareketi tekrarlıyorlardı. Yani bir sinek dokunuşunun yarattığı dalga hareketinin ne tür değişik konbinasyonlar ve süreye sebep olduğunu gözümle görmesem bilmezdim!

Ayrıca orada tuhaf bişey daha oluyordu (hala çözemedim) bizden nerdeyse 800 metre uzakta iki katlı bir binanın ve en az birbuçuk kilometre uzaktaki Baba Dağının siluetleri bu ufacık havuzun içine düşüyordu! Günlerce değişik açılardan baktım ve buna anlam veremedim, eminim ki fizikçiler için izahı çok kolay olacaktır.

Bir insanı dalga gibi düşünsek, onun enerjiyi bi yere doğru taşıyan titreşim olduğunu varsayabiliriz. Onu harekete geçiren bir dış etken olmadığında aslında yok. O zaman insan dalgasını oluşturan (sinek, rüzgar, yer sarsıntısı) dokunuşlar nelerdir?

Sineği bildim sanırım, muhtemelen SÖZdür bu 🙂 Hani anlayana sivrisinek vızıltısı hesabı… Biraz düşünmem lazım, ya da bana ne!

Aslında bu konuyu enine boyuna düşünmek için OYUN Kuramı’na bir daha göz atmakta yarar olabilir, bakınız: http://sibelatasoy.com/?p=187