Rezonans

Rezonans nedir , Rezonans kanunu , Rezonans frekansı , Rezonans hakkında bilgiler

Fiz. Düzgün empülsiyonlann etkisiyle, bir salınınım genliğinin artması. (Bk. ANSİKL.) || Rezonans çizgisi, tayfölçümünde, bir atomun tayfını meydana getiren çizgiler arasından bazılarını ayırt etmek için kullanılan ifade. (Rezonans çizgileri diye, herhangi bir uyarılmış halden doğrudan doğruya temel hale geçerken atomun yaydığı tayf çizgilerine denir. Bu adlandırma, bir rezonans çizgisine tekabül eden ışığın, optik rezonans deneyini kolayca gözlemek imkânı vermesinden ileri gelir. [Bk. ANSİKL. Optik rezonans bölümü.] Rezonans çizgilerine karşılık olarak, bir atomun uyarılmış bir ara duruma geçtiği zaman yaydığı tayf çizgilerine flürorışı çizgileri denir.) || Atom rezonansı, atomlar ve elektromagnetık ışıma arasında, ancak ışımanın v frekansı bazı belirli değerler aldığı zaman meydana gelebilen etkileşme olayı. (Atom, elektromagnetik, ı-şıma enerjisi yayarak veya soğurarak bir enerji seviyesinden öbürüne geçer.) [Bk. ANSİKL.] || Çift rezonans, incelenecek örneği aynı anda değişik frekanslı iki rezonans olayının etkisinde bırakarak atom yapılarını inceleme metodu. (Bk. ANSİKL.) || Çok kuvantalı rezonans, atomlar ve elektromagnetik ışıma arasında meydana gelen ve bir atomun bir enerji seviyesinden ötekine geçmek için aynı anda birçok fotonun enerjisini kullandığı etkileşme süreci. (Bu fotonlar aynı elektromagnetik dalgaya veya farklı frekanstaki dalgalara ait olabilir.) [Bk. ANSİKL.] || Hertz rezonansı, atom rezonansının, frekansı bakımından Hertz dalgaları (radyo, televizyon veya radar dalgaları) bölgesine dahil olan bir ışıma tarafmdan meydana getirildiği özel durum. (Bk. ANSİKL) || Magnetik rezonans veya paramagnetik rezonans, atom rezonansının iki Zeeman alt seviyesi arasında, yani atom ancak bir. magnetik alanın etkisindeyken varolabilen iki enerji seviyesi arasında meydana geldiği özel durum. (Laboratuvarlarda yar atılabilen magnetik alanların etkisiyle meydana gelen magnetik rezonansın frekanstan daima Hertz dalgalan bölgesindendir.) [Bk. AN-S1KL.] || Optik rezonans, atom rezonansının, v frekansı bakımından optik bölgeye (kızılaltı, görünen ışınlar, morötesi) dahil olan bir ışıma tarafmdan meydana getirildiği özel durum. (1960’ta Laser*in bulunuşuna , kadar, bir atomun uyarılmış iki e-nerji seviyesi arasındaki optik rezonans o-layı gözlemlenemiyordu. Bunun içindir ki çoğu zaman optik rezonans terimi, olayda söz konusu olan alt enerji seviyesinin atomun temel seviyesi [atomun normal olarak bulunduğu minimum enerji seviyesi] olduğu özel durumlar için kullanılır.) Bk. AN-S1KL.

— Nükl. Ortalama ömürleri çok kısa olan kararsız elemanter taneciklere verilen ad. Bk. ANSİKL.

— Radyotek. Bir rezonatörün, kendi çalışma frekansmdaki bir uyarıcıya karşılık vermesi. (Elektrik rezonansı olayları yüksek frekans tekniğinde, alışta olduğu kadar yayımda da büyük bir önem taşır; bir alıcının, aynı anda birçok verici tarafmdan yayınlanan işaretleri ayırabilmesi ancak bu rezonans olaylarıyle mümkün olur.) [Bk. ANSİKL.] || Rezonans eğrisi, akım değişimlerini, uyarma geriliminin frekansına bağlı olarak gösteren eğri.

— Tipoloji. İç rezonans, Rorscach tipolo-jisinde öznenin nesne karşısındaki temel durumu, yani duygusal davranışında en temel durumda olan şey. (İç rezonans kişileri iki tipe ayırmayı sağlar: İçedönük olanlar ve dışadönük olanlar.)

— ANSİKL. Fiz. Belirli bir frekansla titre şebilen her sistem, bu sistemin frekansına yakın frekanstaki periyodik empülsi-yonların etkisinde kaldığı zaman çok büyük bir genlikle salınır; bu olaya rezonans denir.
Mekanik rezonans*ın en basit örneğini salıncakta görürüz: bir salıncak, ancak kendi salınımlarma uygun empülsiyonlar verildiği zaman büyük genlikte bir hareket kazanabilir. Bir çanm ileri geri sallanması da aynı şekilde meydana gelir.

Akustik rezonans*m en basit deneylerinden biri, susturucu keseleri kaldmlmış bir piyano önünde herhangi bir ünlüyü şarkı halinde söylemektir: rezonansın etkisiyle, söylenen ünlüyü meydana getiren basit seslerle aynı frekansta olan teller, sanki üzerlerine parmakla basılmış gibi titreşmeğe başlar.

Akustik rezonanstan ilham alarak salınım yapan bir devrede, belli bir elektromotor kuvvetle beslendiği zaman ortaya çıkan o-laya elektrik rezonansı adı verilmiştir; yalnız bu elektromotor kuvvetin periyodu, devrede (indüklemesi L ve sığası C olan) doğa-bilecek serbest salınımların T=2tt V LC periyoduna eşit olmalıdır. Rezonansta, akım en yüksek değerindedir ve gerilimle aynı fazdadır; yalnız devrenin bazı kısımlarında, yalıtkanların patlamasına yol açabilecek a-şırı gerilimler doğabilir. Elektrik rezonansı, yüksek frekans tekniğinde önemli bir rol oynar.

• Atom rezonansı. Bilindiği gibi, atomlar çeşitli durumlarda bulunabilir, bu durumlardan her birine farklı iç enerji tekabül eder; ayrıca, enerjinin alabileceği mümkün değerlerin Wı, W2, W3 v.b. gibi kesikli bir dizi (bunlar atomun enerji seviyeleridir) meydana getirdiği de bilinir. Rezonans o-layının meydana gelebilmesi için atomları, vi2 frekansı Bohr kanununa uyan bir elektromagnetik ışımanın etkisinde bırakmak gerekir:

Wr—Wı

vıa = -(h

h

planek sabitidir). Olayın açıklaması şöyle yapılabilir: eğer atom Wı alt enerji durumunda ise, hv 12 enerjili bir fotonu so-ğurabilir ve W2 üst enerji durumuna geçebilir; bu durumda, elektromagnetik dalga rezonansla soğurulmuştur denir. Yukarıdaki olayın tam tersine, atom W2 üst enerji durumunda ise, elektromagnetik dalga fazla enerjiyi bir hvız fotonu şeklinde alıp götürerek, atomun Wı alt enerji durumuna geçmesine sebep olur; başka bir deyişle, ışıma ile indüklenmiş veya uyarılmış bir foton yayımına yol açar. Bu durumda, kendiliğinden yayım’a karşılık olarak, indüklenmiş veya uyarılmış yayım söz konusudur. Bk. YAYIM.

Rezonans olayı, ikişer ikişer birleşmiş alt veya üst enerji seviyeleri arasında meydana gelemez. Hangi enerji seviyesi çiftlerinin rezonans olayı doğuracağını seçme kuralları gösterir.

• Çift rezonans. İki rezonans olayı genellikle farklı roller oynar: bunlardan biri, İkincisinin gözlemini kolaylaştıracak şekilde incelenen örneği değiştirmeğe yarar. Hertz rezonans bölümünde açıklandığı gibi, olayda söz konusu olan ikinci rezonansın ayrı iki enerji seviyesinde yarattığı atom toplaşmaları arasında büyük bir fark meydana gelmesidir. Demek ki ilk rezonans, bir enerji seviyesinde bulunan atomlan a-larak başka bir seviyeye taşımağa (genellikle dolaylı bir şekilde) yarar: onun için, çoğu zaman söylendiği gibi birinci rezonansın görevi incelenen örneği «pompalamak» tır.

Çift rezonans deneylerinin çok değişik şekilleri vardır.

Pompalama frekansı, optik bölgeye (bk. optik POMPALAMA) veya Hertz bölgesine (bk. dinamik POLARMA) ait olabilir.

Bazı durumlarda, iki kuvantalı rezonansları adlandırmak için çift rezonans terimi de kullanılır.

• Çok kuvantalı rezonans. Bu çoklu rezonansların meydana gelmesi için temel şart, her fotona tekabül eden frekansların

W2 — Wı

toplamının vi2 = – frekansına

h

eşit olmasıdır: toplam frekans normal o-larak rezonansı doğuracaktır. Bu durum gerçekte, atomun uğradığı enerji değişimin kullanılan farklı fotonlann enerjilerinin hvı toplamına eşit olduğunu gösterir:

W2 — Wı = hv 12 = 2 hvı, böylece enerjinin korunumu ilkesi doğrulanır. Bu çoklu rezonansların gözlemi, ancak

olayı meydana getiren çeşitli elektromagnetik dalgalar çok şiddetliyse yapılabilir.

• Hertz rezonansı. Hertz rezonansının deneysel gözlemi, optik rezonansınkinden oldukça farklı problemler ortaya koyar. Gerçekten de, olaya katılan atomun iki seviye arasındaki enerji farkı Hertz rezonansında çok daha küçüktür ve şu iki sonucu doğurur: 1. üst seviyeden alt seviyeye kendiliğinden geçiş olayı tamamen ihmal edilebilir (bk. kendiliğinden YAYIM); 2. Boltz-man*ın istatistik kanununa göre, normal sıcaklıktaki ısı dengesinde, üst seviyenin Ns atom topaşması, alt seviyenin Nı atom toplaşmasından hemen hemen daha küçüktür; halbuki optik rezonans olayında N2 sıfırdır. Soğurulan fotonlarm sayısı ile birim zamanda indüklemeyle yayılan fotonlarm sayısı, gelen ışımanın enerji yoğunluğuyle aynı şekilde orantılıdır; fakat soğurulan fotonlarm sayısı alt seviyenin Nı toplaşma-sıyle orantılı olduğu halde, yayımlanan fotonlarm sayısı üst seviyenin N2 toplaşma-sıyle orantılıdır. Eğer N2 ile Nı arasındaki fark azsa, yayımlanan foton sayısı soğurulan foton sayısına yakın olur, yani dalganın indüklenmiş yayımla güçlendirilmesi, rezonansla soğurularak zayıflatılma sim hemen hemen dengeler: kısacası bütün olay, sanki dalga yalnız alt enerji seviyesinden Nı —Nî’ye eşit çok az sayıda atom tarafından soğurulmuş gibi meydana gelir

Demek ki Hertz rezonansının gözlem imkânlarını kolaylaştırmak için, Nı —N2 toplaşma farkının mümkün olduğu kadar arttığı şartları araştırmak gerekir; bu da genellikle Uç ayrı yoldan sağlanabilir:

1. Boltzman kanunuyle verilen ısısal denge dağılımının Nı —N2 toplaşma farkını çok daha arttırması için, çok düşük sıcaklıkta çalışılır (düşük basınç altındaki sıvı helyumla, 2°K’den [Kelvin] daha düşük sıcaklıklara ulaşılabilir). Fakat bu usul ancak katı örneklere uygulanabilir;

2. atom huzmesi metodu, atomları bulundukları duruma göre ayırmak ve içlerinden yalnız bir tek durumda bulunanları, deney için alıkoymak imkânını verir;

3. incelenen atomlar ile ortam arasındaki ısısal denge, Nı —Na farkı büyüyecek şekilde bozulur. Bu işlem, çift rezonans veya optik pompalama* gibi çeşitli metotlarla yapılabilir.

Hertz rezonansının sayısız uygulamaları a-rasında, atom saatleri ve maser*ler sayılabilir.

• Magnetik rezonans. Bilindiği gibi, bir a-tom bir H magnetik alanının etkisinde kaldığı zaman, bir W0 enerji seviyesinin yerine, bu seviyenin magnetik momentinin a-labileceği çeşitli yönlere tekabül eden ve Zeeman alt seviyeleri denen birçok yakın enerji seviyesi geçer. Ayrıca, Zeeman alt seviyelerinin birbirine eşit uzaklıkta olduğu ve aralarındaki enerji sapmasının

AW = y * H,

değerinde olduğu da biliniyor; bu ifadede y atomun Wo enerji seviyesindeki cayromag-netik oranı, ft Planck sabitinin 2 n’ye bölümüdür.

Atomları, v frekansı Bohr kanununa uyan elektromagnetik bir dalganın etkisinde tutalım:

ifadesi elde edilir ve görülür ki, birbirine yakın Zeeman alt seviyeleri arasında geçişler meydana gelir. Bu şekilde, geleneksel fizik çerçevesinde, Larmor* devinmesinden yararlanan magnetik rezonansın^ bir açıklaması da verilebilir.

Genel halde bir atomun magnetik momenti elektronlarına bağlıdır ve y/2r büyüklüğü gauss olarak saniyede 1 megasikl derecesindedir; bu durumda elektronik paramagnetik rezonans (E.P.R.) söz konusu olur.
Bazı özel hallerde atom elektronlarının bileşke magnetizması sıfırdır (atom paramag-netiğin aksine diyamagnetik bir haldedir denir); moleküllerin çoğundaki farklı atomların elektronları, bileşke magnetizmaları sıfır olacak şekilde sıralanır. Bazı varsayımlara göre atom çekirdeklerinin magne-tizması büyüklüğünün seviyesi 1 000 defa daha küçük olsa da gözlenebilir; bu halde büyüklüğün seviyesi gauss cinsinden saniyede 1 kilosikl olur ve nükleer magnetik rezonans (N.M.R.) adını alır. Laboratuvarlarda üretilebilen magnetik a-lanlarla E.P.R. ve N.M.R. söz konusu olduğunda, magnetik rezonansın frekansı daima Hertz dalgalan bölgesine düşer; Hertz rezonanslarının gözlemindeki güçlüklere magnetik rezonanslarda da rastlanır. Zeeman alt seviyeleri arasındaki enerji sapmaları ne kadar büyük olursa gözlem o kadar kolay olur, yani güçlüğü önlemek için frekans büyük olmalıdır; bundan dolayı gözlem kuvvetli magnetik alanda, zayıf magnetik alana oranla daha basitleşir; ayrıca N.M.R.’de, E.P.R.’ye oranla daha kolay gözlem yapılabilir; fakat burada bazı şartlar söz konusu olur: nükleer mangetik momentler, atomun veya molekülün elektron tabakalarında korunur ve parazitlere karşı elektronik magnetik momentlerden az duyarlıdır.

1938’de Rabi, ilk defa bir atom huzmesi üstünde magnetik rezonans olayının gözlemini yaptı. Fakat 1945’te Bloch ve Pur-cell’in bulduğu ve bugün bütün laboratuvarlarda kullanılan tekniklere göre elektronik âletlerin ulaştığı duyarlılık, N.M.R.’nin normal sıcaklıkta ve şartlarda gözlemini yapma imkânını verdi. Bununla birlikte bazı hallerde (çok zayıf magnetik alanlar veya seyrelti ortamlar) gözlem ancak, çift rezonans metoduyle Zeeman alt seviyeleri arasındaki toplaşma farkı büyütülerek yapılabilir. Magnetik rezonans frekansının duyarlı ölçümü şu imkânları sağlar: 1. H magnetik alanı kesinlikle bilinirse, üstünde işlem yapılan atom veya çekirdeğin y cayro-magnetik oranı belirlenebilir; 2. cayromag-netik oranı bilinen bir atom veya çekirdekle işlem yapılırsa, H magnetik alanının değeri kesinlikle bulunabilir. Bundan dolayı magnetik rezonansın başlıca uygulamaları ya magnetometre yapımı ya da kimya la-boratuvarlannda faydalanmak için geliştirilmiştir. Gerçekten kimyacılar N.M.R/yi gittikçe daha sık kullanmağa başladılar; çünkü bir atom çekirdeğinin etkisi altında bulunduğu gerçek magnetik alanı belirlemek ancak N.M.R. sayesinde mümkün o-lur. Bu alanda, bir elektromıknatısın doğuracağı magnetik alan arasındaki küçük bir fark, molekülün çekirdek seviyesinde meydana getirdiği küçük bir yerel magnetik alanın varlığını gösterir ve yerel alan bilinirse molekülün yapısı hakkında bilgi elde etmek mümkün olur. Buna karşılık belli magnetik alan değerlerinin belli molekül yapılarına karşılık olacağı bilinirse, bir cismin yerel magnetik alanının gözlemi yapılarak molekül yapısı bulunabilir.

• Optik rezonans. Optik rezonans deneyini ilk defa 1905’te amerikalı fizikçi Wood yaptı. Düşük basınçlı bir buhar, bu buharın tayf rezonans çizgisinden bir ışığa tutulur (ışık, aynı buharla doldurulmuş bir boşalma lambasından gelir). Işık demetinin düşük basınçlı buhar içinden geçerken zayıfladığı, hattâ tamamen söndüğü görülür: bu olay, buharda temel halde bulunan atomlar tarafından ışığın rezonans yoluyle soğurulduğunu ortaya koyar. Aynı zamanda, buharın aynı frekanslı ışığı bütün doğrultularda yeniden yaydığı tespit edilir: gerçekten bir foton soğuran. atomlar, Wı temel enerji seviyesinden, W2 uyarılmış enerji seviyesine geçerler. Bu atomlar, uyarılmış halde çok kısa bir süre kalıp, herhangi bir doğrultuda aynı enerjili bir foton, yani aynı frekanslı bir dalga yayarak, kendiliğinden tekrar temel hale dönerler. Böylece kendiliğinden yayım olayının gözlemi yapılır. Bk. YAYIM.

Bununla birlikte normal şartlarda optik rezonans olayının ikinci yüzünün, yani söz konusu ışığın indüklediği ışık yayımının gözlemi yapılamaz. Bu gözlem ancak 1960’-tan sonra laser* deneylerinde başanlmıştır, aslında gerçek optik rezonans deneyleri de bunlardır, fakat bu kelime geleneksel olarak yukarıda anlatılan daha basit deneyi belirtmek için kullanılır.
— Nükl. Elemanter tanecik ile rezonans arasındaki ayırım henüz kesinlikle belir-tilememiştir. Gerek tanecik, gerek rezonans, her ikisi de bazı kuvanta sayılarıyle (elektrik yükü, spin, izotop spin) ve kendi kütleleriyle belirlenir. Rezonans adı, özellikle ortalama ömürleri çok kısa, meselâ ışı-ğm bir nükleon içinden geçtiği süre, yani 10-28 saniye kadar olan taneciklere verilir. Bu tanımlama pragmatiktir. Teori, tartışma kabul etmeyecek kadar kesin bir ayırım vermez. Bir rezonansın çok çabuk parçalanması, bu parçalanmanın kuvvetli bir etkileşme*den ileri geldiğini gösterir. Bu durumda şunu söyleyebiliriz ki, bir rezonansın kütlesinin büyük olması, bu taneciğin, etkileşmesi kuvvetli olan başka tanecikler halinde parçalanmasına yol açar; buna karşılık, meselâ n mezonu kuvvetli etkileşmeyle parçalanmaz; çünkü bu mezon, kuvvetli etkileşmeleri olan en hafif taneciktir.

Bir rezonansın varlığı ilk defa, yüklü iki ir mezonu halinde parçalanan q mezonunun gözlemiyle anlaşıldı. Bundan sonra, kırk kadar rezonansın varlığı ortaya kondu. Bu rezonanslar tıpkı tanecikler gibi, birim spin* grupları içinde sınıflandırılabilir, ö-zellikle deneylerle iyice belirlenmiş bir vek-törel mezon sekizlisi (q, K*, co, qp) ve bir baryon onlusu (N*, Y*, E*, Î2-) vardır. Araştırmalar gittikçe daha yüksek enerjilere yöneldikçe, gözlemlenen rezonans sayısı da günden güne artmaktadır; çünkü bu tanecikler, kuvvetli etkileşmelerle n mezonu,

K mezonu veya daha hafif başka rezonanslar halinde kolayca parçalanabilir Bk. EK CİLT)

— Radyotek. Yüksek frekans tekniğiyle çalışan cihazlarda, rezonans olayı, seri veya paralel bağlı bir özindükleme bobini ile bir sığadan meydana gelen rezonans devreleriyle gerçekleştirilir. Böyle bir devrede, uygulanan gerilimlerin frekansı___

l/l R2 fr =-V—’ye

2* LC 4L2 eşit olduğu zaman akım şiddeti en büyük değerine ulaşır. Bu ifadede ir, rezonans frekansım, L özindüklemeyi (henry cinsinden),

C sığayı (farad cinsinden), R de direnci (ohm cinsinden) gösterir. Direnç küçükse, kök işaretinin içindeki ikinci terim ihmal edilebilir. Rezonansta, devrenin indükleme reaktansı sığa reaktansıyle aynı değerde olduğu için karşılıklı olarak birbirlerini yok ederler ve empedans sadece ohm direnci haline gelir. Rezonans olayı, bir radyo a-lıcısmm anteni tarafmdan yakalanabilen bütün işaretler arasından yalnız birini seçmek imkânı verir: bu, kullanılan rezonans devresiyle aynı frekansta olan işarettir. Rezonans devresinin özindüklemesini veya sığasını değiştirerek, radyo alıcısı çeşitli vericilere göre ayarlanabilir.

Bir devrenin böyle bir seçim yapabilme kabiliyeti, bu devrenin rezonans eğrisi ile grafik halinde gösterilir; rezonans eğrisi, devrede meydana gelen akımın şiddetini, uygulanan gerilimlerin genliğini sabit kabul e-dip yalnız frekansına bağlı olarak gösterir. Devre ne kadar az sönümlüyse, rezonans eğrisi de o kadar keskin çıkışlı olur. (L) REZONATÖR i. (fr. résonateur). Fiz. Tit-reşebilen ve dolayısıyle, kendi titreşim frekanslarından birine yakın frekanslı periyodik bir kuvvetin etkisinde kaldığı zaman rezonans haline girebilen bütün cisimlerin genel adı.

— Akust. Deliklerinden birine kulağımızı dayadığımız zaman, aynı anda yayınlanan birçok ses arasında yalnız kendi akortuna uygun sesi ileten içi boş ve iki delikli küre. (Rezönatörler, karmaşık sesleri incelemek

için Helmholtz tarafından yapılmıştır.)

— Elektromagnetik. Hertz – rezonatörü. Bk. ANSİKL.

— Radyotek. Kendi çalışma frekansına veya akortuna uygun gerilimle uyarıldığı zaman rezonansa girebilen düzen.

— ANSİKL. Elektromagnetik. Bir osilatörün ürettiği elektrik dalgalarını ortaya çıkarmak için H. Hertz, elektrikli rezorıatör denilen bir düzenek kullandı: bu âlet, çember şeklinde bükülen ve bir noktasından kesilen basit bir madenî teldi. Bu çember bir osilatörün yakınına konursa, telin uçları arasında kıvılcımlar çakar. Bu olayın, ancak çember telde meydana gelebilecek bozukluğa periyot bakımından eşit bir elektriksel bozukluk olduğu zaman görülebileceği hesaplanmıştır; fakat Hertz’in kullandığı elektrik titreşimlerinin sönümü akustik titreşimlere göre çok daha hızlı olduğundan rezonatörler, farklı periyotlardaki uyarımlara cevap verdi.

Bu usulü çok kısa dalgalara uygulamak için Righi çok hassas bir elektrik rezonatörü yaptı. Bu âlet gümüş kaplı ince bir cam banttan meydana gelir; milimetrenin birkaç binde biri genişliğinde bir elmas şerit madenî tabakayı ortasından böler. Büyüteçle bakılırsa elmas şerit arasından küçük kıvılcımların geçtiği görülür.

Yorum yazın