Elektromanyetizma



1. Elektromanyetizma

Elektromanyetizma, elektromanyetik alanı inceleyen bir fizik dalıdır. Elektromanyetik alan elektrik yükü olan şeyleri çeker ya da iter. Elektromanyetik alan, uzayın tamamında etkilidir. Elektromanyetik alandaki aynı yüklü şeyler birbirlerini iterken, zıt yükteki şeyler birbirini çeker.
Günlük hayatta karşılaştığımız sürtünme ve hatta manyetizma, elektromanyetizmanın sonuçlarıdır. Yerde kayıp düşmemenizin sebebi ayaklarınızdaki ve yerdeki atomların yerdeğiştirmeye direnç göstermeleridir. Bunu oluşturan da yine elektromanyetizmadır.
Elektromanyetik kuvvetin taşıyıcı parçacığı (γ) fotondur. Farklı enerjilerin fotonları X ışını, görünür ışık, radyo dalgaları ve benzerlerini oluşturur. Bildiğimiz kadarıyla fotonlar sıfır kütlelidirler ve hep ışık hızında hareket ederler; yani vakum durumunda saniyede 300,000,000 metre hızla.

2. Elektrik Alanları

Elektrik alanları, oklarla gösterilebilir. Okların yönü parçacıkların hareketini gösterir.
Elektrik alanları, yük taşıyan parçacıkların elektrik kuvvetini hissettikleri alanlardır. Elektromanyetizma hem elektrikle hem de manyetizmayla yakından ilişkilidir; çünkü ikisi de elektronların hareketiyle bağlantılıdır.
Elektrik alanları oklarla gösterilebilir. Okun yönü pozitif yük olan protonun hareketinin nereye doğru olacağını gösterir. Elektron gibi negatif yüklü parçacıklarsa bu okların tam tersi yönünde hareket ederler. Yani bir elektrik alanındaki proton başka bir protondan uzaklaşarak bir elektrona doğru gider.
Manyetik alan ise sadece yüklerin hareketi için kuvvet uygulayan bir elektrik alanı parçasıdır. Elektromanyetik endüksiyon yoluyla manyetik alanı değiştirmek, elektrik alanı üretilmesine sebep olabilir. Bu konsept elektrik jeneratörü, endüksiyon motoru ve transformatör gibi şeylerde kullanılır.
Manyetik alan ve elektrik alanları, birbirlerine çok bağımlı olduğundan ikisinin aslında tek bir kuvvet olduğu fikri benimsendi ve bunları beraber ifade etmek için de elektromanyetizma terimi kullanılmaya başlandı.
Elektromanyetik kuvvet, doğadaki temel kuvvetlerden biridir. Elektromanyetik kuvvet, elektronlar ve pozitif çekirdek arasında etkileşim yaratan bir kuvvettir. Atomlar arasındaki tüm kuvvetlerin sebebi elektromanyetizmadır.
Doğadaki diğer temel kuvvetler kütleçekimi, zayıf nükleer kuvvet ve güçlü nükleer kuvvettir.

3. Elektromanyetik Radyasyon

Elektromanyetik radyasyonun hem dalga hem de parçacık olduğu düşünülüyor. Çünkü bazen bir parçacık gibi, bazense bir dalga gibi davranıyor. Daha kolay anlamak için elektromanyetik dalgayı bir foton nehri gibi düşünebilirsiniz.

4. Fotonlar

Foton (sembolü γ) temel parçacıklardan biridir. Işık da bu fotonlardan oluşur. Fotonlar gamma ışınları, x ışınları ve uv ışınları gibi diğer elektromanyetik radyasyonları da oluştururlar. Foton fikri Albert Einstein‘dan gelmişti. Fotoelektrik etkisi için teorisini kullanırken ışığın foton adını verdiği küçük paketlerden oluştuğunu söylemişti.
Fotonların enerjileri ve momentumları vardır. İki elektromanyetik alan birbirleriyle etkileşime geçtiklerinde protonlarını değiştirirler. Yani fotonlar, yüklü nesneler arasındaki elektromanyetik kuvveti taşırlar. Fotonlar fizikte haberci parçacıklar olarak da bilinirler; çünkü çoğu zaman nesneler arasında mesaj taşırlar. Fotonlar elektrik yüküne bağlı olarak ‘yaklaş’ veya ‘uzaklaş’ mesajlarını iletirler.
Temel elektromanyetik etkileşimler, elektrik yükü olan iki parçacık arasında gerçekleşir. Bu etkileşimler fotonların değişimine ve üretime sebep olur. Yani fotonlar, elektromanyetik etkileşimin taşıyıcı parçacıklarıdır.

5. Klasik Elektromanyetizmadaki Sorunlar

Albert Einstein‘ın fotoelektrik etkisi çalışması ve Max Planck’ın siyah isim ışıması çalışması, ışığın sürekli dalga olarak görüldüğü klasik görüşle uyumlu değildi. Bu sorun 1925 yılında kuantum fiziğiyle çözüldü. Bu gelişmeyle birlikte Richard Feynman ve Julian Schwinger kuantum elektrodinamiğifikrini ortaya çıkardılar. Kuantum elektrodinamiği parçacıklar arasındaki etkileşimi detaylarıyla açıklayabiliyordu.