Dalgalar

Durgun suya dokunduğunda oluşan dalga çevreye yayılır. Yüzeydeki küçük bir yaprağın hareketi ise dalgayla birlikte kıyıya kadar sürekli gitmekten çok bulunduğu yer çevresinde salınmaya benzer. İlerleyen, ortamın tamamı değil titreşimin ve enerjinin aktarımıdır. Gerçek su hareketinde ek akıntılar bulunabilir; ideal dalga modeli bunlardan ayrılır.

Bir denge konumu çevresinde tekrarlanan hareket titreşimdir. Bu etkinin komşu bölgelere aktarılması dalga hareketini oluşturur. Kaynak ile ortam farklı görevler üstlenir: kaynak titreşimi başlatır, ortam dalganın nasıl yayılabileceğini belirler.

Bir dalganın bir anlık görünümünde ardışık iki tepe veya ardışık iki çukur arasındaki uzaklık dalga boyudur ve λ ile gösterilir. Genlik A, taneciğin denge konumundan en büyük uzaklığıdır; tepeden çukura uzaklık 2A olur. Genlik, dalga boyu değildir.

Bir konum–uzanım çiziminde yatay aralık λ’yı gösterir. Aynı kaynağın zamanla hareketini gösteren bir çizimde ise yatay eksen zaman olabilir; benzer görünüşüne rağmen oradan metre cinsinden dalga boyu okunmaz. Dalga çizimini yorumlamaya eksenin konum mu zaman mı olduğunu sorarak başlarız.

Bir tam titreşimin süresi periyot T, birim zamandaki titreşim sayısı frekans f’tir. Birbirleriyle $\displaystyle f=1/T$ bağıntısıyla ilişkilidir; T saniye, f hertz (Hz) birimiyle yazılır. Kaynak daha sık titreşirse periyot kısalır, frekans artar.

Dalga bir periyotta bir dalga boyu ilerlediğinden $\displaystyle v=\lambda/T=\lambda f$ olur. Aynı ortam ve aynı dalga türünde yayılma sürati ortamın özellikleriyle belirlenir. Kaynağın frekansı artarsa, süratin değişmediği koşullarda dalga boyu küçülür. Kaynağın daha hızlı titreşmesi her zaman dalganın daha hızlı ilerlemesi demek değildir.

Örneğin aynı ortamda bir saniyedeki titreşim sayısını iki katına çıkardığında, bir dalga boyunun geçmesi için gereken süre yarıya iner. Yayılma sürati değişmediği için ardışık tepeler arasındaki uzaklık da yarıya iner. Kaynağı değiştirmekle ortamı değiştirmeyi iki ayrı deney olarak düşün.

Yay, su ve ses gibi mekanik dalgalar maddesel ortam gerektirir. Işık ve radyo dalgaları gibi elektromanyetik dalgalar boşlukta da ilerleyebilir. Enerjinin nasıl taşındığına ilişkin bu ayrım, titreşim yönü ayrımından farklıdır.

Titreşim ilerleme doğrultusuna dikse enine, aynı doğrultudaysa boyuna dalga denir. Gerilmiş ipteki dalga enine, havadaki ses boyunadır. Su yüzeyindeki tanecik hareketi hem düşey hem yatay bileşenler içerebilir; su dalgasını yalnız ip gibi düşünmek eksik olur. Dalga enerjisi, aynı ortam ve frekansta genlik büyüdükçe genel olarak artar.