Su Dalgalarında Yansıma

Kıyıdaki yapıları, tekneleri ve yerleşim alanlarını dalgaların yıpratıcı etkisinden korumak amacıyla yapılan uzun setlere dalgakıran denir. Dalgakıranlarda su dalgalarının katı bir yüzeye çarptığında yansıma özelliğinden yararlanılır; dalgakırana çarpan su dalgalarının yönü değişir ve enerjisi büyük oranda azalır. Böylece sahildeki aşınma veya kıyıdaki deniz araçlarının dalgalardan zarar görmesi önlenmiş olur.

Doğrusal Su Dalgaları

Derinliği sabit bir dalga leğeninde, bir cetvel leğenin bir kenarına paralel tutulup periyodik olarak suya batırılıp çıkarılırsa, su yüzeyindeki her noktada eş zamanlı ve aynı yönde hareket eden dalgalar meydana gelir. Oluşan bu periyodik dalgalara doğrusal su dalgaları denir.

Yansıma Tanımı

Dalgaların bir engele çarparak aynı ortama dönmesine yansıma denir. Sabit derinliğe sahip bir dalga leğeninde gerçekleşen yansıma olayında dalganın frekansı, sürati ve dalga boyu değişmez, fakat dalganın yönü değişir. Dalganın frekansı, kaynağın frekansına bağlıdır.

Yansıma Yasaları

Gelen dalgaların ilerleme doğrultusunun engel ile birleştiği noktada yüzeye dik olarak çizilen doğruya yüzey normali (N) denir. Gelen dalganın ilerleme doğrultusunun yüzey normali ile yaptığı açıya gelme açısı (i), yansıyan dalganın ilerleme doğrultusunun yüzey normali ile yaptığı açıya yansıma açısı (r) denir.

Yansıma yasaları: 1. Gelen ve yansıyan dalgaların yüzey normali ile yaptığı açılar birbirine eşittir: i = r. 2. Gelen dalga, yansıyan dalga ve yüzeyin normali aynı düzlemdedir.

Düz engele paralel gelen doğrusal su dalgaları, engele çarptıktan sonra yine engele paralel olarak yansır (gelme açısı 0° olduğundan dalga kendi üzerinden yansır). Belirli bir açıyla gelen dalgalarda ise gelme açısına eşit büyüklükte bir yansıma açısı oluşur.

Örnek: Farklı Açılarla Gelen Dalgaların Yansıması

Düz bir engele üç farklı doğrultuda gönderilen doğrusal su dalgaları incelenir:

• Engele paralel gelen dalga: Gelme açısı 0°, yansıma açısı 0° (dalga kendi üzerinden yansır).
• Engelle 30° açı yapan dalga: Yüzey ile yüzey normali arasındaki açı 90° olduğundan, su dalgası yüzeyle 30°'lik açı yapacak şekilde geldiğinde gelme açısı 90°−30° = 60° olur; yansıma açısı da 60°'dir.
• Yüzey normaliyle 50°'lik açı yapacak şekilde gelen dalga: Gelme açısı 50°, yansıma açısı da 50°'dir.

Bu örnekler, gelme açısının her zaman yüzey normaline göre ölçüldüğünü (yüzeye göre değil) ve yansıma açısının gelme açısına daima eşit olduğunu (i=r) gösterir.

Ses Dalgalarında Yansıma: Yankı

Su dalgalarındaki yansımaya benzer şekilde ses dalgalarında da yansıma gerçekleşir. Ses dalgalarının belirli bir mesafedeki sert ve düzgün yüzeylere çarpıp yansımasıyla oluşan ikinci sese yankı denir. Yankı genellikle geniş ve boş alanlarda ya da dağlık bölgelerde meydana gelir; dağlık bir alanda bağırıldığında birkaç saniye sonra aynı sesin tekrar duyulması, sesin dağ yüzeyine çarpıp geri dönmesiyle oluşur. Yankının net bir şekilde algılanabilmesi için sesin kaynağı ile engel arasında en az 17 m mesafe bulunmalıdır.

Osmanlı döneminin büyük mimarlarından Mimar Sinan, eserlerinde hem estetiği hem işlevselliği ön planda tutarak sesin dengeli yayılmasını sağlayan akustik çözümler geliştirmiştir. Ustalık eseri kabul edilen Selimiye Camisi, akustik açıdan başarılı yapılardan biridir; bu camide imamın sesi caminin her köşesinde net bir şekilde duyulurken kubbe yapısı sayesinde yankı en düşük seviyede tutulur. Günümüzde yankı, denizaltı ve gemilerde denizin altındaki uzaklıkların hesaplanmasında (sonar) ve ultrason cihazlarıyla vücudun iç yapısının incelenmesinde kullanılmaktadır.

Özet

• Yansıma, dalgaların bir engele çarparak aynı ortama geri dönmesidir; bu olayda dalganın frekansı, sürati ve dalga boyu değişmez, yalnızca yönü değişir.
• Yansıma yasasına göre gelme açısı ile yansıma açısı, yüzey normaline göre ölçüldüğünde her zaman birbirine eşittir (i=r); gelen dalga, yansıyan dalga ve yüzey normali aynı düzlemdedir.
• Ses dalgalarındaki yansıma, yankı olarak adlandırılır ve net algılanabilmesi için kaynak ile engel arasında en az 17 m mesafe gerekir; Mimar Sinan'ın Selimiye Camisi'ndeki akustik tasarımı ve günümüzdeki sonar/ultrason teknolojileri bu ilkeyi pratik uygulamalara dönüştürür.