Fotovoltaik Enerji Sistemleri

Elektromanyetik Radyasyon ve  Işığın Formları

Yazı Dizisi-17

Haluk Özgün

3.2 Elektromanyetik Radyasyon ve Işığın Formları

Elektromanyetik dalgalar şeklinde yayılan bu enerji gözümüzün algılayamadığı radyo, mikrodalga, kızılötesi, ultraviyole, X ışını, gama ışınlarını da kapsamaktadır. Gözümüzle görmesek de kızılötesi ışını ısı olarak yüzeyde hissedebileceğimiz gibi radyo dalgalarını iletişim teknolojilerinde kullanmaktayız. Ultraviyole ışınlar derimize zarar verebildiği için özellikle yaz sezonunda korucu kremlerin kullanılması doktorlar tarafından önerilmektedir. X ışınları daha kuvvetli ışınlar olup, deriyi geçebilir fakat kemiği geçemez ve röntgen cihazları bu ışınlarla kırıkların tespit edilmesi ve insan vücudunun ya da endüstriyel parçaların iç yapılarının görüntülenmesi için kullanılmaktadır. Gama ışınları çok daha kuvvetli ışınlar olup dünyada özellikle nükleer reaksiyonlar sonucu yayılmakta olup canlılar için oldukça zararlıdır.

Elektromanyetik Radyasyon Konusunda Genel Özellikler
1. Boşlukta hareket edebilirler. Diğer dalgalar herhangi bir ortama ihtiyaç duyar, su dalgalarının suya ihtiyaç duyması gibi.
2. Hangi dalga boyunda olursa olsun ışık boşlukta sabit hızla ilerler. Işığın bütün dalga boyları boşlukta 299,800 km/s hızla yayılır. Yüksek enerjiliden düşük enerjiliye doğru ışığın formları; Gama, X ışını, Ultraviyole, Görülür, Kızılötesi, Radyo şeklinde sıralanmaktadır.
3. Dalga boyu λ lamda ile gösterilip, en yakın iki tepecik arasındaki mesafenin ölçütüdür.
Görünür ışık 400-800 nm dir.
Güneşte meydana gelen füzyon reaksiyonları sonucunda oluşan elektromanyetik dalgalar farklı spektrumlarda olup Şekil-3.6 da genel olarak elektromanyetik spektrumun özellikleri
özetlenmektedir.



Dalga boyu ile frekans arasında aşağıda verilmiş bağıntıyı kullanabiliriz.
f = c/λ (3.1)
f= Frekans
c= Işık hızı
λ= Dalga boyu
Işığın küçük dalga boylarında frekansı yüksek olur ve ışığın formları yüksek frekanslarda daha çok enerjiye sahip olur. Örnek verecek olursak mavi ışık kırmızı ışığa göre dalga boyu daha küçük, yüksek frekanslı ve yüksek enerjilidir. Kırmızı ışığın dalga boyu uzun ve düşük enerjilidir. Farklı renkler için dalga boylarının değişimi Şekil-3.7 de gösterilmiştir. (20)

Işık bazen onu oluşturan enerji paketçikleri olan fotonların enerjisi cinsinden joule olarak da ifade edilir. Tablo 3.1 de mavi, yeşil ve kımızı ışığın sahip olduğu dalga boyu aralıkları, frekansı ve enerjisi verilmiştir.



 Şimdiye kadar verdiğimiz ifadelerde ışığın elektromanyetik bir dalga olduğu, boşlukta yayılabildiği ve farklı dalga boylarına sahip olduğu anlatılmıştır. Bu bilgiler çerçevesinde ışığın dalga karakteristiğine sahip olduğu sonucuna varılır fakat bu sonuç ışığın yapısını tanımlamak için yeterli değildir. Einstein ışığı foton adı verilen enerji paketçikleri olarak tanımlayarak ışığın dalga yanında tanecik yapısını ortaya çıkarmıştır.

Akılda kalması için fotonun tanımını farklı ifadelerle vermek uygun olacaktır.

Fotonlar elektromanyetik radyasyonun parçacık temsilidir.

Elektromanyetik radyasyon enerjisini foton adı verilen parçacıklar aracılığıyla iletir.

Elektromanyetik radyasyon enerjisini fotonlar taşır ve nakleder.





Bununla birlikte ışık yoğunluğu ile ışığın sahip olduğu enerji arasında ayrımı belirtmek gerekir. Işık yoğunluğu fotonların dedektörün birim yüzeyine birim zamanda çarpma sayısı olarak algılanmalıdır. Daha parlak objelerin daha yoğun foton veya dalga genliğine sahiptirler. Bu durum parlak objenin yüksek enerjili dalgalar yayınladığı anlamına gelmez. Fotonun enerjisi frekansı ile ilgili olduğu akıldan çıkarılmamalıdır. Şekil-3.9 da görüldüğü gibi seyreltilmiş kısa dalga boylu bir ışınımın fotonları, daha yoğun olan uzun dalga boylu ışınların fotonlarına göre daha fazla enerjiye sahiptir.[20]



Bundan sonraki yazı dizimizde “ Fotovoltaik Enerji Dönüşümü  ” anlatılacaktır.

Bu kitabın yayını için izin veren  Sn. Haluk Özgün ve GÜNDER ‘e  ( Uluslararası Güneş Enerjisi Topluluğu Türkiye Bölümü)  Elektrik Tesisat Portalı olarak  içtenlikle teşekkür ederiz