İlk önce radyo dalgalarıyla tanıştık, daha sonra televizyon dalgaları geldi. Ardından mikrodalga fırınlar, cep telefonları, baz istasyonları, bluetooth derken elektromanyetik (EM) dalgalar farklı dalga boylarında hayatımızın içine doluştu. Elektromanyetik dalgalar; elektromanyetik radyasyon, elektromanyetik ışınım olarak da isimlendirilir.
Öte yandan zaman içinde internette bizi korkutan bazı yazılar karşımıza sıklıkla çıkar. “Cep telefonunun yaydığı elektromanyetik dalgalar çocukların beynine zarar veriyor”. “Mikrodalga fırınlar zararlıdır”. Muhtemelen bu endişe tanımının içinde radyasyon kelimesinin geçmesindendir. Peki, elektromanyetik dalgalar nedir? Nasıl oluşur ve gerçekten de insan sağlığına bir zararı var mıdır?
Elektromanyetik Dalgalar (Elektromanyetik Radyasyon) Nedir?
Elektromanyetik dalgalar ışıma yüklü parçacıkların hareketi sonucu meydana gelir. Sabit duran yüklü bir parçacık sadece elektrik alan oluşturur. Hareket eden yüklü parçacıklarsa bir elektrik alan ve bir manyetik alan meydana getirir. Ayrıca bu alanların oranı sabittir ve birbirlerine dik bir şekilde uzayda salınarak yol alırlar.
Ancak teknik olarak dalganın herhangi bir yerinde ölçülebilir.
Elektromanyetik dalgalar diğer dalgaların tersine, bir ortama ihtiyaç duymadan yayar. Işığın temel özelliği olan dalga boyu, elektromanyetik titreşimin bir tam titreşimi süresince dalganın aldığı yoldur. Frekans ise herhangi bir noktadan bir saniyede geçen dalga sayısıdır. Frekans ile dalga boyunun çarpımı ışık hızına eşittir. Işık hızı sabit olduğundan, dalga boyu artınca, frekans düşer.
Elektromanyetik dalgalar hayatımızın ayrılmaz bir parçasıdır. Sonucunda yeryüzündeki hayatın kaynağı Güneş, ihtiyacımız olan enerjiyi elektromanyetik dalgalar halinde gönderir. Vücudumuz D vitamini sentezi için düzenli olarak belli dalga boyundaki elektromanyetik ışımaya, yani ışığa muhtaçtır. Gördüğünüz gibi temelinde bu dalgalar zararlı değil aksine faydalıdır.
Dalga boyu ve frekans özelliklere dayalı olarak farklı elektromanyetik dalga türlerini incelemenin bir yolu elektromanyetik spektrumdur. Elektromanyetik spektrum, geniş bir dalga boyu ve frekans aralığıdır ve radyo dalgalarından gama ışınlarına kadar her şeyi içerir. Her elektromanyetik radyasyon türü, spektrumun belirli bir bölümüne girer ve her türün kendine özgü özellikleri ve kullanımları vardır.
Elektromanyetik radyasyon spektrumunu bir gitar teli olarak düşünün. En düşük notayı çalarsanız radyo dalgalarını alırsınız, en yüksek notayı çalarsanız gama ışınlarını alırsınız. Bir gitarda, teldeki farklı titreşim kalıpları, farklı sesler verir. Sonucunda biz de bunlara notalar deriz. Benzer şekilde, manyetik ve elektrik alanların farklı salınım modelleri de farklı elektromanyetik dalga üretecektir. Biz onları tamamen farklı olarak algılasak da temelde hepsi aynı şeydir.
Elektromanyetik Dalga Türleri Nelerdir?
Konu hakkında bir ön bilgiye sahip olduğumuza göre şimdi kısaca hepsini ele alabiliriz.
Radyo dalgaları
Tel gibi somut bağlantılar kullanmadan, veri taşınmasına aracı olurlar. Titreşen devrelerin bulunduğu elektronik aygıtlar tarafından üretilirler. Radyo, televizyon ve cep telefonlarında kullanılan dalgalardır. Bunlar büyük dalga boylu, düşük frekanslı dalgalardır. Bu dalgaların hemen hemen hiç zararı yoktur. Büyük dalga boyu demek, düşük enerji demektir. Yani bu ışınların taşıdığı ve bize aktardığı enerji miktarı çok düşüktür.
Düşük frekanslı dalgaların verebileceği hasar sadece maruz kalınan elektromanyetik dalgaların şiddetine ve maruz kalınan süreye bağlıdır. Satın aldığımız cep telefonları ve benzeri elektronik araçlar için sağlık örgütlerince belirlenmiş limitler vardır. Sonucunda ticari ürünler o limitlerin altında olmak zorundadır.
Mikrodalgalar
Mikrodalgalar, biraz daha enerjik fotonlar ve daha kısa bir dalga boyu (bu daha fazla enerji yoğunluğu anlamına gelir) dışında, radyo dalgası benzeridirler. Kablosuz ağlar üzerinden veri iletmek, uydular ve uzay araçlarıyla iletişim kurmak için, otonom ve klasik araçlarda çarpışma önleme sistemleri, bazı radyo ağları, anahtarsız giriş sistemleri ve garaj kapısı uzaktan kumandaları için kullanılmaktadır. ( Ek bilgiler için: Radyo Astronomi Nedir?)
Mikrodalgaların frekansı, su moleküllerinin doğal titreşim frekansıyla aynı olduğundan su molekülleri tarafından soğurulurlar. Temelde mikrodalga fırınlar bu prensibe göre çalışır. Sonucunda yiyeceklerde her zaman bir miktar su vardır.
Kızılötesi Işınlar
Bu, etkileşime gireceğiniz çoğu nesnenin ısı yaydığı spektrumdur. Bunlar da zararsızdır. Moleküller ve sıcak cisimler tarafından üretilirler. Uzun menzilli iletişim için pek iyi değillerdir. Çünkü atmosferdeki su tarafından emilirler. Ancak TV uzaktan kumandanız, kısa mesafelerde büyük bir başarıyla komutlar vermek için bu ışınları kullanır. Ayrıca gecenin bir yarısı hırsız gibi ısı yayan bir şey görmeye çalışıyorsanız, kızılötesi dedektörler kullanışlıdır.
Derimiz kızılötesi ışınlara duyarlıdır. Sobaya yaklaştığımızda hissettiğimiz sıcaklık, aslında kızılötesi ışınların derimiz tarafından algılanmasıdır. Kızılötesi ayrıca astronomide gezegenleri aramak için toz bulutlarının arasından bakmada, endüstriyel uygulamalarda ısı sızıntılarını izlemede ve bazı tıbbi uygulamalarda kullanılır. Dünya’ya ulaşan tüm güneş enerjisinin yarısından biraz fazlası kızılötesi ışın biçimindedir. Bu yüzden güneş ışığı çok sıcak hissettirir.
Görünür Işık
Gözün retinasının duyarlı olduğu dalga boylarıyla sınırlanan oldukça dar aralıkta bulunurlar. Görmemizi sağlayan görünür ışığı spektrumun ortası gibi düşünmek gerekir. Bundan sonraki ışık tipleri yüksek frekanslıdır ve hepsi zararlıdır.
Farklı renkler görürüz çünkü bu spektrumun belirli parçaları nesneler tarafından soğurulur ve geri kalanı yansıtılır. Bir şeyin size kırmızı görünmesi için, renge karşılık gelmeyen dalga boylarını emmesi ve gözlerinizin algılayabilmesi için sadece kırmızı dalga boylarını yansıtması gerekir.
Morötesi Işık
Ultraviyole yani mor ötesi ışık, 10 nm’den 400 nm’ye kadar çok kısa dalgalardan oluşur ve çok fazla enerji taşır. Bu nedenle zararlıdır. Nispeten düşük enerjili UV bile, yalnızca ısının neden olduğu yanıklardan çok daha kötü cilt yanıklarına neden olabilir.
Daha yüksek enerjili UV’ye maruz kalmak, dalgalar DNA zincirlerine zarar verdiğinden kansere yol açabilir. Neyse ki çoğu UV ışınını herhangi bir gerçek hasara neden olmadan önce ozon tabakası ve atmosferin geri kalanı tarafından filtrelenecektir. Olumsuz yanları olsa da UV ışınları, insanlar da dahil olmak üzere çoğu kara omurgalılarında D vitamini sentezinin anahtarıdır. UV ışınları ayrıca fotoğrafçılıkta ve astronomide, belirli güvenlik uygulamalarında (faturaları veya kredi kartlarını doğrulamak için) kullanılmaktadır.
X ışınları / Röntgen
X-ışınları (ve daha enerjik gama ışınları), minimum iyonlaşma enerjisi taşıyan fotonlardan oluşur. Bu nedenle iyonlaştırıcı radyasyon olarak adlandırılmaktadırlar. Organizmalara ve biyomoleküllere hasar verme potansiyelleri vardır. Çoğu maddeden kolayca nüfuz ettikleri için genellikle derinin çok altındaki dokuları etkilerler.
Bu ışınlar adlarını 8 Kasım 1895’te onları keşfeden Alman bilim insanı Wilhelm Röntgen‘den almıştır. Günümüzde X ışınları iç organların görüntülerini oluşturmak ya da kapalı kaplardaki metalleri saptamak için kullanılmaktadır. Ayrıca CT (bilgisayarlı tomografi) taramalarında da kullanılır. Ayrıca X-Işını mikroskopları çok küçük nesnelerin görüntülerini oluşturmak için de kullanışlıdır.
Gama Işınları
Gama ışını veya gama ışıması, atom altı parçacıkların etkileşiminden kaynaklanan, belirli bir titreşim sayısına sahip elektromanyetik ışınımdır; genelde uzayda gerçekleşen çekirdeksel tepkimelerin sonucunda üretilirler. Bunlar, bildiğimiz en yüksek enerjili fotonlara sahip elektromanyetik dalgalardır. Bu nedenle çok zararlıdır. Gama ışınları gibi yüksek frekanslı elektromanyetik dalgalar hücrelerle etkileştiklerinde dokularda ve genetik malzemede değişiklik yapabilir.
Bu ışınlar çoğunlukla Dünya’daki radyoaktif bozunmadan kaynaklanırlar. Ancak aynı zamanda gama ışını patlamalarında da gelebilirler. Bir gama ışını patlaması sırasında yalnızca birkaç saniye içinde Güneş gibi bir yıldızın 10 milyar yıllık ömrü süresince yaydığı enerji kadar enerji ortaya çıkar. Neyse ki, büyük ölçüde Dünya atmosferi tarafından emilirler.
Kısacası, elektromanyetik dalgaları tanımlamak için kullandığımız kategoriler bunlardır. Tüm bunlar göremediğiniz ışıklardır. Sonuçları kimi zaman hoş ancak kimi zaman da çok tehlikelidir. Ancak yine de tehlikeli olanlar ile sanılanın aksine her gün karşılaşmamız çok da olası değildir.
Kaynaklar ve ileri okumalar
- The different types of electromagnetic radiation: from radio waves to gamma rays. Yayınlanma tarihi: 9 Ocak 2023; Bağlantı: https://www.zmescience.com/
- What is electromagnetic radiation? Yayınlanma tarihi: 22 Mart 2022; Bağlantı: https://www.livescience.com
Matematiksel
