Elektromanyetik Radyasyon

Elektromanyetik Radyasyon

Atomlardan çeşitli şekillerde ortaya çıkan enerji türleri ve bunların yayılma şekilleri "elektromagnetik radyasyon" olarak adlandırılır İçinde X ve γ ışınlarının ve görülebilir ışığın da bulunduğu radyasyonlar, dalga boyları ve frekanslarına göre bir elektromanyetik radyasyon spekturumu oluştururlar

Bu spektrumun bir ucunda dalga boyları en büyük, enerjileri ve frekansları ise en küçük olan radyo dalgaları bulunur Diğer ucunda ise dalga boyları çok küçük, fakat enerji ve frekansları büyük olan X ve γ ışınları bulunur

Bir elementin en küçük birimi nasıl atomsa, elektromanyetik radyasyonların da en küçük birimi fotondur Fotonların kütleleri yoktur ve boşlukta ışık hızında enerji paketleri (kuantumlar) şekilde yayılırlar Görülebilir ışık için geçerli olan bütün fizik kuralları elektromanyetik radyasyonlar için de geçerlidir
Elektromanyetik radyasyonların ortak özellikleri şunlardır;

1. Boşlukta düz bir çizgi boyunca yayılırlar
2. Hızları ışık hızına (yaklaşık 300000 km/sn) eşittir
3. Geçtikleri ortama; frekanslarıyla doğru orantılı, dalga boylarıyla ters orantılı olmak üzere enerji aktarırlar
4. Enerjileri; maddeyi geçerken, absorbsiyon ve saçılma nedeniyle azalır, boşlukta ise uzaklığın karesiyle ters orantılı olarak azalır

Elektromanyetik radyasyonlar, sinüsoidal yayılım yaparlar Sinüsoidal yayılımı anlayabilmek için, dalga modelini incelemek gerekir Elektromanyetik dalgaların elektriksel ve manyetik güçleri birbirine dik ve eşzamanlı olarak salınım yaparlar
Sinüsoidal yayılımdaki hız, frekans ve dalga boyu parametreleri fotonun yayılımını açıklamaktadır Dalga genliğinin burada diğer parametrelerle bir ilişkisi yoktur
Hız; dalga boyu (λ) ile frekansın (f) çarpımına eşittir
Elekromanyetik radyasyonların hızları, ışık hızına eşittir Bu nedenle formül "c" (ışık hızı) ile gösterilmektedir
c = λf
Nokta ışık kaynağından yayılan elektromanyetik radyasyonun enerjisi, uzaklığın karesi ile azalır Işığın yayılım alanına dikey birim alandan birim sürede geçen enerji miktarına yoğunluk adı verilir




B formüle göre ışık kaynağına 2x uzaklıkta ışığın yoğunluğu, x uzaklığındakine göre 4 kat azalır
Fotonlar ışık hızı ile hareket ederler ve enerjileri frekensları ile doğru orantılıdır Enerjileri;
E = hf
denklemiyle gösterilebilir Burada E; fotonun enerjisi, h; Planck sabiti (4,13x10 - 18 KeVsn), f; frekası gösterir Bu denklem daha önce verilen c = λf denklemiyle birleştirilirse,



denklemi elde edilir
Tıpta tanısal amaçlı X ışını fotonlarının enerjileri 100keV, dalga boyları 10-2 nm frekansları 1019 Hz civarındadır
Elektromanyetik radyasyonların madde ile etkileşimini dalga boyları belirler Dalga boyları metreleri bulan radyo dalgaları, radyo antenleriyle alınabilir Mikrodalgaların dalga boyları santimetrelerle belirtilir Görülebilir ışığın dalga boyu, görme hücrelerini (çubuk ve koni) etkileyecek boyuttadır Morötesi ışık ve X ışını ise atom ve subatomik parçacıklarla etkileşir

Elektromanyetik spekturumun algılayabileceğimiz bölümü olan görülebilir ışık, spektrumun çok dar bir bölümünü oluşturur Görülebilir ışığın, bir uçta kısa uzun dalga boyu olan kırmızı radyasyona uzanan bir renk spektrumu vardır Elektromanyetik spektrumda görülebilir ışığa yakın yerleşen morötesi ve kızılötesi radyasyonlar insan gözüyle görülmezler fakat fotografik emülsiyon ve benzeri diğer yöntemlerle saptanabilirler

Görülebilir ışığın madde ile etkileşimi X ışınından farklıdır Görülebilir ışık fotonu maddeye çarptığında madde uyarılır ve foton, maddenin moleküler yapısına göre değişen diğer bir ışık fotonu şeklinde yansıtılır Bir madde, günışığında eğer kırmızı görülüyorsa, bu madde gün ışığındaki kırmızı dışında tüm görülebilir ışık fotonlarını absorbe eder, yalınca uzun dalga boylu olan kırmızı ışığı tekrar yayar

Görülebilir ışığın ve dolayısıyla elektromanyetik radyasyonların birçok özellikleri, yukarıda da belirtildiği gibi dalga modeliyle açıklanabilmiştir
Yapay dalgalarla yapılan deneylerde elektromanyaetik radyasyonların yansıma (refleksiyon), emilim (absorbsiyon) ve maddeyi geçebilme (trasmisyon) gibi özellikleri gösterilebilmektedir

Görülebilir ışığı geçiren maddeler saydam, yarı geçirgen maddeler translusent, geçirmeyen maddeler ise opak olarak adlandırılır Radyoloji pratiğinde kullanılan tanısal amaçlı x-ışınını fazla geçiren vücut yapıları (akciğerler, yağ dokusu gibi) radyolusent, az geçiren vücut yapıları (kemik, kalsifikasyon gibi) ise radyoopaktır