8 Eylül 2014 Pazartesi

Ses ve Işık hızı

  • Ses hızı havada, deniz seviyesinde ve 21 °C sıcaklıkta 343.2 m/s (343.2 metre/saniye) (yaklaşık 1224 km/saat) olarak alınır.
Ses hızı frekansa bağlı olarak değişmez, her frekansta ses aynı hızda gider.
Havanın sıcaklık, yoğunluk durumuna göre sesin yayılma hızı değişir. Soğuk havada ses hızı azalır. Ses sıcak havadan soğuk havaya geçerken yayılma doğrultusunu değiştirir.
Sesin havadaki hızı yaklaşık olarak şu formülle hesaplanabilir:
Formüldeki (theta) sıcaklığın derece santigrad (°C) cinsinden ifadesidir.
Herhangi bir alanda, rüzgâr arkadan eserse ses zemine doğru yönlenir. Rüzgar önden eserse, ses zeminden yukarı doğru yönlenir. Gündüz, zemin ısındığı için ses dalgaları ısı etkisi nedeniyle yukarı doğru yönelir. Gece, zemin soğuduğu için ses dalgaları daha uzağa gidecektir ve aşağıya doğru yönelir.
Denizde suyun yapısı yansıtıcı bir yüzey oluşturmaktadır. Bu nedenle denizde ses sakin bir ortamda 4-5 km. kadar uzağa gidebilir.
Hareketli ses kaynağının hızı, sesin yayılma hızını geçince, ses, patlama sesi olarak duyulur. Bu durumda dalga ışın gibi konik bir alana yayılır ve şok dalgaları olarak isimlendirilir. Böyle durumlarda sesin yayılma hızının kaynağın yayılma hızına oranına Mach sayısı denir. Ses hızını ilk geçen insan Chuck Yeager olmuştur.


  • Işık hızı, Işığın ve tüm diğer elektromanyetik dalgaların boşluktaki hızı olup 299.792.458 m/saniyedir(yaklaşık 1.079.252.850 km/saat). Latince celeritas (hız) ismine atfen "c" ile ifade edilir. Işığın hızı sadece vakum ortamdayken c 'ye eşittir. Herhangi bir maddenin içinden geçerken (örneğin su, cam vb.) hızı c 'den küçüktür.
Işık hızının boşluk için formülü:
c = \frac{1}{\sqrt{\mu_0 \epsilon_0}}
ki burada,
\mu_0=4 \pi \times 10^{-7} N / A^2, boşluğun manyetik geçirgenliği ve
\epsilon_0 = 8,854187817 \times 10^{-12} C^2 / N-m^2, boşluğun elektrik geçirgenliği
olarak alınır. Buradan boşluktaki ışık hızı saniyede 299.792.458 metre\saniye olarak hesaplanmış olur. Diğer ortamlar için ışık hızı şu şekilde formüle edilmektedir:
c' = \frac{1}{\sqrt{\mu_0 \mu_r \epsilon_0 \epsilon_r}}
ki burada, \mu_r ortamın bağıl manyetik geçirgenliği ve \epsilon_r ortamın bağıl elektrik geçirgenliği olarak gösterilmiştir.

Işık hızının ölçülmesi

İlk denemeler

Işık yüksek bir hızda ilerlediği için, ışık hızını ölçmek için yapılan ilk girişimler başarısız olmuştur. Galileo aralarında 10 km mesafe olan iki kuleye birer gözlemci yerleştirerek ışığın hızını ölçmeye çalışmıştır. Bu iki gözlemcininde elinde birer fener bulunmaktaydı.Bir gözlemci kendi fenerini açacak ve diğer gözlemci birinci gözlemcinin fenerinden gelen ışığı gördüğü zaman kendi fenerini yakacaktı. Böylece ışığın hızı fenerler arasındaki ışık demetlerinin geçiş zamanının bilinmesiyle hesaplanabilirdi. Ama ışığın bu iki kule arasında geçiş zamanı, gözlemcinin tepki süresine göre çok daha küçüktür. Bu yüzden ışık hızının bu yolla ölçülemeyeceği anlaşıldı ve yeni yöntemler geliştirildi

Roemur yöntemi

Işık hızının ilk başarılı tahmini 1675'te Danimarkalı astronom Ole Roemer (1644-1710) tarafından yapılmıştır. Roemer'in tekniği, Jüpiter etrafındaki dönüş periyodu yaklaşık 42,5 saat olan bir ayın astronomik olarak gözlenmesini içermekteydi. Jüpiter'in Güneş etrafındaki dönüş periyodu 12 yıl civarındadır; bu da Dünya, Güneş'in etrafında 90° döndüğünde Jüpiter'in 7,5 derece döndüğünü gösterir. Reomer bir yılı aşkın bir süre boyunca veri topladıktan sonra o ayın periyodunda sistematik bir değişim gözlemledi. Bu periyotları, dünya Jüpiter'den uzaklaştığı zaman ortalama değerden daha uzun ve dünya Jüpiter'e yaklaştığı zaman ortalama değerden daha kısa çıkmıştı. O ay sabit bir periyoda sahip olsaydı Roemer belirli bir anda oluşan bir tutulma gözlemleyebilecek ve o yıl içindeki başka bir tutulmanın ne zaman gerçekleşeceğini tahmin edebilecekti. Roemer periyottaki bu değişimi dünya ile Jüpiter arasındaki mesafenin gözlemler arasındaki sürede değiştiği gerçeğine dayadı. Üç ayda Jüpiter'den gelen ışık dünya yörüngesinin yarıçapına eşit olan ek bir bir mesafeyi kat etmeliydi. Roemer'in elde ettiği veriyi kullanarak, Christiaan Huygens ışık hızı için alt sınırın yaklaşık olarak 2,3x10⁸ m/s olarak tahmin etti. Bu deney ışığın sonlu bir hıza sahip olduğunu ve ışık hızı için bir tahmin vermesi açısından tarihsel olarak önemlidir.

Fizeau yöntemi

El yapımı aletlerle ışık hızını ölçmek için ilk başarılı metot Hippolyte Fizeau (1819-1896) tarafından 1849 yılında geliştirilmiştir. Bu metotta temel düşünce, ışığın bir noktadan uzaktaki bir aynaya gidip gelmesi için geçen zamanı ölçmektir.
Fizeau, geçiş zamanını ölçmek için, sürekli ışık demetini ışık atmaları serisine dönüştüren dişli çark kullandı. Böyle bir çarkın dönmesi gözlemcinin ışık kaynağında neyi göreceğini denetler.
Fizeau bu deney sonucunda ışık hızını 3,1x108 m/s olarak bulmuştur. Diğer araştırmacılar tarafından yapılan çalışmalarda da ışık hızının yaklaşık 2.9979x108 m/s olduğu bulunmuştur.

e-posta: hayvanlarindogasi66@hotmail.com




Gönderen zaman:

Hiç yorum yok:

Yorum Gönder

Kaydol: Kayıt Yorumları (Atom)