Page 84 - bilgem-teknoloji-dergisi-9

Elektronik Harp

olmayan fakat ısı olarak hissedilebilir bir ışıma enerjisi kanunu fonksiyonu ile yayınım katsayısının çarpımına
tipi şeklinde düşünülebilir. Bahse konu ışıma ilk olarak eşittir. Siyah cisim için farklı sıcaklık ve dalgaboylarına
1800’lerde İngiliz astronom Sir William Hershel tarafın- göre ışıma miktarları değişimleri Şekil 2’de gösterildiği
dan keşfedilmiştir. gibi elde edilmektedir.

KÖ Işıma ve Işıma Yasaları Şekil 2’de de görüldüğü gibi sıcaklığın artmasıyla ya-
Bütün nesneler teorik olarak 0 Kelvin mutlak sıcaklığı- yınımın tepe noktaları kısa dalgaboylarına doğru kay-
nın üzerinde olduğu durumda elektromanyetik spekt- maktadır. Bu durumu açıklayan Wien kanunu, Planck
rumda ışıma yapabilmektedir. Bu ışıma miktarı dalgabo- denkleminin dalgaboyuna göre türevinin sıfıra eşitlen-
yuna ve sıcaklığa bağlı olarak Planck ışıma kanunu olarak mesiyle elde edilmektedir ve cismin sıcaklığa karşılık
bilinen fonksiyon kullanılarak hesaplanabilmektedir. en yüksek yayınımın olacağı dalgaboyunu µm cinsinden

λ_tepe=2897,8⁄T

olarak elde edilmektedir. Bir diğer önemli kanun olarak,
Fonksiyonda λ mikrometre cinsinden dalgaboyu, T Kel- siyah ve gri cisimler için geçerli olan tüm spektumdaki
vin cinsinden sıcaklık, h Planck sabiti 6.626*10-34 J s, toplam ışıma hesaplanmasına basit bir yaklaşım ge-
c ışık hızı 3*108 m/s, k Boltzmann’s sabiti 1.381*10-23 tiren, Stefan-Boltzmann Kanunu gösterilebilir. Planck
J/K olarak ifade edilmektedir. Bir cisim çevresiyle ısı- denkleminin tüm dalgaboyları üzerinden integralinin
alınması ile elde edilen Stefan-Boltzmann Kanunu
sal dengede iken ne kadar çok ışıma enerjisi soğurur
ise o kadar çok ışımayla enerji yayınlar. Buna göre iyi M(T)=εσT^4
bir soğurucu, aynı zamanda iyi bir yayıcıdır. Her nesne
için, fiziksel ve kimyasal koşullarına (yapısal, geomet- olarak verilmektedir. Birim alana düşen gücü W/cm²
rik, sıcaklık, basınç vb.) bağlı olarak değişebilen, enerji cinsinden hesaplayan formüldeki 5.67x10 W/cm²/K
yayınım karakteristiğini belirten kritik bir parametre tanım- değerine sahip olan Stefan-Boltzmann sabiti olarak
lanmaktadır. Bu parametre yayınım katsayısı olarak ifade
KIZILÖTESİ ve ANALİZİ edilmektedir ve referans kaynak olarak bir siyah cismin gelen ışıma, iletilen, yansıtılan ve emilen ışımanın
tanımlanmaktadır. Enerjinin korunumu kanununa göre
ışıma miktarına oranlanarak hesaplanmaktadır.
toplamına eşittir. Bunun sonucu olarak ise bir cismin
iletim (τ ), yansıtıcılık ( ρ ) ve emilim (α) katsayılarının

ε(λ,T)=E_λ (λ,T)/E_(λ,BB) (λ,T)
toplamı bire eşit olmaktadır ve bu durum
İZ ÖLÇÜMÜ Dalgaboyundan bağımsız olarak üzerine düşen ışınım τ+ρ+α=1
enerjisinin tümünü soğuran mükemmel soğurucu ve
üzerindeki enerjinin tümünü yayan mükemmel yayı-
cı, siyah cisim olarak adlandırılmaktadır. Siyah cisim olarak ifade edilmektedir. Cisimlerin yayınım katsayısı
ile emilim katsayısı arasındaki bağlantıya dair önemli
ideal bir cisimdir ve yayınım katsayısı 1 olarak (azami bir açıklama getiren Kirchhoff kanununa göre bir gri
değer) alınmaktadır. Yayınım katsayısı dalgaboyuna cismin termal denge şartları altında spektral yayınım
Kızılötesi ışıma ya da ışık, insan gözü için görünür göre sabit ve 1’in altında olması durumunda gri cisim, katsayısı spektral emilim katsayısına eşittir. Buradan
olmayan fakat ısı olarak hissedilebilir bir ışıma dalgaboyuna göre değişkenlik göstermesi durumunda hareketle siyah cisim için τ = ρ = 0 ve & = ε = 1, iletim
da seçici cisim olarak da litaretürde ifade edilmekte-
katsayısı sıfır olan opak cisimler için & = ε = 1 - ρ du-
enerjisi tipi şeklinde düşünülebilir. dir. Buradan hareketle bir cismin ışıması Planck ışıma rumları geçerli olmaktadır.

Dr. Mustafa SİVASLIGİL – Başuzman Araştırmacı / TÜBİTAK BİLGEM İLTAREN

ızılötesi (KÖ) iz, ya da literatürde geçen diğer Makale planlaması olarak kızılötesi iz ölçümü ve
isimiyle kızılötesi imza, nesnelerin doğrudan analizi konusuna geçmeden önce sırasıyla kızılötesi
Kya da dolaylı olarak kızılötesi elektromanyetik tanımı, kızılötesi ışıma ve temel yasaları, atmosfer-
spektrumda gerçekleştirdikleri ışıma değeri olarak den kaynaklı etkiler kapsamında genel bilgilendir-
tanımlanabilmektedir. Temel olarak fizik kuramları meler ilerleyen kısımlarda ele alınarak son bölümde
üzerinden teorik olarak formülize edilen ve belirli ka- iz ölçümü ve analizi ile ilgili özet bir değerlendirme
buller çerçevesinde hesaplanabilen bu değerler aynı yapılacaktır.
zamanda çeşitli algılayıcı sistemler vasıtasıyla ölçü-
lebilmektedir. Kızılötesi iz bilgileri yaygın bir kullanım Kızılötesi dalgaboyu, Şekil 1’de gösterilen elektro-
alanına sahip olup, özellikle askeri alanlarda, fen bi- manyetik spektrumda görünür dalgaboyu sonu ile
limleri ve mühendislik alanlarında, endüstriyel kap- mikrodalga dalgaboyu başlangıcı arasında kalan
samda ve sağlık uygulamalarında çok kritik bilgilerin bölge (~0.7µm - 1000µm) olarak tanımlanabilmekte-
elde edilmesi, sistemlerin geliştirilmesi ve çözümle- dir. Bu tanımı biraz daha somutlaştırırsak, kızılötesi
rin çıkartılmasında önemli bir rol oynamaktadır. ışıma (ya da kızılötesi ışık), insan gözü için görünür Şekil 1 Elektro-Manyetik Spektrum

82 83