www.1bilgi.com

Etrafımızda çok değişik maddeler vardır.Bu maddelerin aynı yada farklı olduklarını nasıl ayırt edebilirsiniz.Bu maddelerin sadece kütlelerini yada hacimlerini ölçmemiz bunları farklılandırmak için yeterli mi?

Bir maddenin farklı olduğunu hacim ve kütlelerini ölçmekle tamamen farklı olduğunu söyleyemeyiz. Bunun yanında karşılaştırılan maddelerin erime noktası, kaynama noktası gibi özelliklerine de bakmamız gerekmektedir. Sadece kütle ve hacimleri ölçmekle yoğunluk hesabı yaparak kısmen de olsa maddenin aynı ya da farklı olduğunu söylemek de mümkündür.

Suyun kaynama noktası 100 oC dir. Su kaç oC de buharlaşır? Buharlaşma olayını açıklayarak, kaynama noktası ile karşılaştırmasını yapınız.

Suyun kaynama noktası 100 oC olması demek suyun bu noktanın altında buharlaşmayacağını göstermez. Su her zaman donma noktasının üzerinde buharlaşır. Suyun Kaynama noktası dış basınca karşı yapılan bir işlemdir. Su dış basınç ile aynı düzeye geldiğinde kaynamaya başlar. Su donma noktasının dışında dışarıdan aldığı ısıyı değerlendirerek kaynama noktasına bakmaksızın buharlaşma işlemini gerçekleştirir.

Göller ve nehirler kışın donarlar, ama içlerindeki hayat devam eder. Bu nasıl gerçekleşir?

Buzun yoÄŸunluÄŸu suyunkinden azdır ve bu nedenle buz su üzerinde yüzer. Isı iletimi konusunda kötü bir iletken olan buz, suyu aÅŸağıda yalıtır ve bu suyun sıcaklığının donma noktasının altında kalmasını saÄŸlar. Aslında böyle olması iÅŸimize gelir, çünkü en üstten en alta kadar bütün su kütlesi donacak olsa, su içindeki hayat tamamen yok olurdu. Ãœstelik sıcaklık 0 o C’ın biraz üstüne çıktığında, buz tabakasının üst kısımları erimeye baÅŸlamaz. Bunun nedeni buzun bazen erime noktasının üzerindeyken bile yarı kararlı katı halde kalabilmesidir. Bu durum buzun saflık derecesiyle ilgilidir.

Madde Ve Özellikleri

BoÅŸlukta yer kaplayan,kütlesi ve hacmi olan her varlığa madde diyoruz.Etrafınızda gördüğünüz hava ,su, canlılar,bitkiler….hepsi birer maddedir.Maddenin özelliklerinden bahsederken,maddeyi ortak ve ayırt edici özelliklerine göre iki baÅŸlık altında toplayabiliriz.

Maddenin ortak özellikleri

Maddenin ayırt edici özellikleri

Tüm maddelerin ortak iki özelliği, kütle ve hacimdir.

Kütle:Kütle bir cisimde ki madde miktarıdır. (Kütle ile ağırlık aynı anlama gelmez)Bir cisme etkiyen yer çekimi kuvveti onun ağırlığıdır. Dünya’da ve Ay’da yer çekimi farklı olduÄŸundan burada ölçülen ağırlıklarda farklıdır.Ama madde miktarı(kütlesi) her yerde aynı olduÄŸundan deÄŸiÅŸmez.

Hacim:Maddenin boşlukta kapladığı yerdir.Her maddenin bir hacmi vardır.

Bir maddenin diğer maddelerden farklılık gösteren özellikleri,onun ayırt edici özelliğidir. Maddenin şekline, miktarına, tadına, kokusuna vb. bağlı olmayan,madde üzerinde doğrudan doğruya görünmeyen farkları ortaya koyan özelliklere ayırt edici özellikleri diyoruz Öz kütle, esneklik,erime ve kaynama noktası,öz ısı, genleşme ve çözünürlük sıkça karşılaştığımız belli başlı ayırt edici özelliklerdir.

Element : Yapısında tek cins atom ihtiva eden saf maddelerdir. ÖrneÄŸin, Fe, C, N, O…

:-):-):-):-)ller ve genel Özellikleri

1. Isı ve elektriği iyi iletirler.

2. Hg hariç hepsi oda sıcaklığında katıdır.

3. Asit çözeltileriyle çoğu H2 gazı açığa çıkarırlar.

4. Kendi aralarında bileÅŸik yapamazlar, fiziksel bir karışım olan alaşımları oluÅŸtururlar. ÖrneÄŸin prinç (Cu-Zn), tunç (Cu-Sn) , çelik (Fe-C-Cr…), 18 ayar altın (%75 altın-%25 Cu)

5. Elektron almazlar.

6. Yüzeyleri parlaktır.

7. Dövülebilir,tel ve levha haline getirilebilirler.

A:-):-):-):-)ller ve genel Özellikleri

1. Isı ve elektriği iletmezler.

2. Oda sıcaklığında çoğu gaz halindedir.

3. Kendi aralarında ve :-):-):-):-)llerle bileşik yapabilirler.

4. Elektron alış-verişi yapabilirler.

5. Sulu asitlere çoğu etki etmez.

6. Yüzeyleri mattır.

7. Kırılgandırlar.

BileÅŸik : Yapısında en az iki cins atom ihtiva eden saf maddelerdir. ÖrneÄŸin, H2O, C6H12O6, NH3…

Çözelti: Birbiri içerisinde homojen dağılmasıyla oluÅŸan karışımlara çözelti denir. Hava, lehim,gazoz,deniz suyu….gibi.

Süspansiyon : Bir katının bir sıvı içerisinde ya da havada (sis içinde) çözünmeden dağılmasıyla oluÅŸan heterojen karışımlardır. Ayran,kahve,tebeÅŸir tozu+su….

Emülsiyon : Bir sıvının başka bir sıvı içerisinde çözünmeden dağılmasıyla oluşan heterojen karışımlardır.

Örnek: ZeytinyaÄŸlı su, benzinli su…

Karışımlarla Bileşikler Arasındaki Farklar ve Ortak Yanları

1. Karışımı oluşturan maddeler karışım içerisinde kendi özelliğini koruduğu halde bileşiği oluşturan elementler fiziksel ve kimyasal tüm özelliklerini kaybederler.

2. Karışımı oluşturan maddeler her oranda karıştığı halde, bileşiği oluşturan elementlerin kütleleri arasında her zaman basit bir oran vardır.

3. Karışımlar fiziksel yollarla oluşur ve fiziksel yöntemler bileşenlerine ayrılır. Bileşikler ise kimyasal yolla oluşur ve kimyasal yöntemlerle ayrışırılar.

4. Karışımların formülü olmadığı halde, her bileşiğin mutlaka bir kimyasal formülü vardır.

5. Karışımların belirli fiziksel özelliÄŸi (öz kütle, kaynama noktası, erime noktası…) olmadığı halde bileÅŸikler bu özelliklere sahip saf maddelerdir.

6. Karışımlar ve bileşikler oluşurken toplam kütle korunur. Bu durum her ikisi içinde ortaktır.

7. Karışımlar ve bileşikler en az iki cins atom ihtiva ederler.

Ayırt edici Özellikler

1.Öz Kütle : Bir maddenin birim hacminin kütlesine denir. Katı-sıvı-gazlar için ayırt edicidir.

m=d.v

Öz kütleyi sadece sıcaklık ve basınç değiştirebilir. Sıcaklık arttıkça maddenin hacmi artar fakat kütle değişmez. Hacim artınca öz kütle azalır.

2. Kaynama Sıcaklığı : Saf bir sıvının buhar basıncının atmosfer basıncına eşit olduğu sıcaklığa kaynama sıcaklığı denir. Sıvılar ve gazlar için ayırt edici bir özelliktir, çünkü kaynama sıcaklığı yoğunlaşma sıcaklığına eşittir.

Kaynama Sıcaklığına Etki Eden Faktörler :

a) Açık Hava Basıncı : Kaynama sıcaklığı atmosfer basıncıyla doğru orantılı olarak artar ya da azalır. Yükseklere çıkıldıkça dış basınç düştüğünden sıvıların kaynama sıcaklıkları da düşer.

b) Sıvının Cinsi : Kaynama sıcaklığı her sıvı için farklıdır. Örneğin saf su 100 0C de , C2H5OH 78 0C de kaynar.

c) Sıvının Saflığı: Saf sıvılar sabit basınç altında her zaman sabit bir sıcaklıkta kaynarlar. Fakat sıvıya, sıvıda çözünebilen bir katı eklendiği zaman kaynama sıcaklığı yükseldiği gibi, donma sıcaklığı da düşer. Saf su 1 atm basınçta 100 0C de kaynadığı halde tuzlu su 100 0C nin üzerindeki bir sıcaklıkta kaynar ve kaynarken sıcaklık sabit kalmaz.

Kaynama noktası buhar basıncıyla ters orantılı olup buhar basıncı yüksek olan sıvıların kaynama noktaları düşüktür. Alkolün kaynama noktası saf sudan düşük olup buharının yaptığı basınç saf sudan fazladır.

Sıvının miktarı yada ısıtıcı kaynağın gücü kaynama sıcaklığını değiştirmez sadece sıvının kaynamaya başlaması için gerekli olan süreyi değiştirebilir.

Buhar basıncı madde miktarına bağlı değildir. Sadece sıvının cinsine ve sıcaklığına bağlıdır.

3.Donma Sıcaklığı: Bir sıvının sıvı halden katı hale geçtiği andaki sıcaklığa donma sıcaklığı denir. Bir maddenin donma sıcaklığı erime sıcaklığına eşittir. Katı ve sıvılar için ayırt edicidir. Bir madenin erime sıcaklığı donma sıcaklığına eşittir. Katı ve sıvılar için ayırt edicidir.

4.Esneklik : Katılar için ayırt edici bir özelliktir. Çünkü sadece katılar esneyebilir.

5.GenleÅŸme : Katı ve sıvılar için ortak ayırt edici bir özelliktir. Gazlar için geçerli deÄŸildir. Çünkü gazların hepsi hacimlerinin 1/273’ü oranında genleÅŸir ve her bir gaz için spesifik bir genleÅŸme kat sayısı yoktur.

6.Çözünürlük : Genelde 100 gram suda çözünebilen madde miktarı olarak verilir. Katı-sıvı-gazlar için ortak ayırt edici bir özelliktir.

Karışımları Ayırma Yöntemleri :

Karışımları ayırmak, maddelerin bazı fiziksel özelliklerinin farklı olmasından faydalanılarak yapılır. ÖrneÄŸin, kaynama noktası farkı, öz kütle farkı, erime noktası farkı, çözünürlük farkı…

1- Damıtma: Bir sıvının buharlaştırılması ve oluşan buharın bir soğutucuda yoğunlaştırılması işlemidir. Deniz suyundan saf su elde etmek damıtmaya bir örnektir.

2-Ayrımsal Damıtma : Birden fazla sıvı karışımının buharlaştırılması ve oluşan buharların yoğunlaştırılması işlemidir. Sıvılar kaynama noktası farkından faydalanılarak ayrılır. Kaynama noktaları arasındaki fark ne kadar büyükse ayırma işlemi o kadar kolaydır.

3- Ayırma Hunisiyle Ayırma: Bir biri içerisinde çözünmeyen sıvı-sıvı karışımlarını ayırmada kullanılır. Öz kütle farkından faydalanılarak ayırma işlemi gerçekleşir. Örneğin zeytinyağı-su karışımı.

4-Ayrımsal Kristallendirme : Katı-katı karışımlarının çözünürlüklerinin farklı olmasından faydalanılarak yapılabilen bir ayırma yöntemidir. Çözünürlüğü az olan önce kristalleşerek ayrılır.

5- Mıknatıs ile Ayırma : Mıknatıs, ferromagnetik dediğimiz demir (Fe), kobalt (Co) ve nikeli (Ni ) çeker. Eğer bu :-):-):-):-)llerden karışımda mevcutsa mıknatıs yardımıyla bu :-):-):-):-)lleri ayırmak mümkündür.

Hal Değişimi : Bir maddenin katı halden sıvı hale , sıvı halden gaz haline geçmesi yada bu olayların tersidir.

-Erime Kaynama

-Donma YoÄŸunlaÅŸma

-Süblimleşme

Süblimleşme : Bir maddenin dışarıdan ısı alarak erimeden katı halden gaz haline geçmesi olayı olup fiziksel bir olaydır.. Örneğin kuru buz dediğimiz CO2 (k) , naftalin, kamfor süblimleşebilen maddelerdir

Atom, Antik çaÄŸda yetiÅŸen pek çok düşünürle birlikte, maddenin yapısı sorgulanmaya baÅŸlamıştır. Ä°lk kez Thales evreni anlamanın yolunun maddeyi anlamaktan geçtiÄŸini ifade ederek, materyalist felsefeye ilk adımı atmıştır. Daha sonra Anaximander, evreni oluÅŸturan apeiron denen bitmez, deÄŸiÅŸmez, görünmez bir maddeden bahsetmiÅŸtir. Empedocles, tüm varlıkların dört elementten yani ateÅŸ, hava, su, topraktan oluÅŸtuÄŸunu ifade etmiÅŸtir. Empedocles’in bu düşüncesi, büyük otoritesi ile 1500 yıl bilim dünyasını egemenliÄŸi altına alan Aristo tarafından iyice yerleÅŸtirilmiÅŸtir.

Bugün kullandığımız anlamda atom kavramını ilk kez ortaya atan düşünürler Leukippos ve Demokritosdur. Bu düşünürler; ‘DoÄŸada mevcut her maddenin, fiziksel olarak bölünmeyen atomlardan oluÅŸtuÄŸunu ifade etmiÅŸlerdir, ayrıca atomlar arasında boÅŸ uzay bulunduÄŸunu ve devinim halinde olduklarını belirtmiÅŸlerdir. M.Ö.440 yıllarıAristo (M.Ö. 384 -322) Makedonyalı idi. Maddeye bakışı; kendinden önce yaÅŸamış olan Atomculara olan tepkisini ifade eder. O da Empedoclesin düşüncesine katılır ve dört ana maddeden herÅŸeyin yapıldığını söyler.

19. yüzyıla gelene kadar bu düşüncelere bir ilave yapılmadı ve İlk kez John Dalton ( 1766 1844 ) Atom avramınını tekrar ele alarak modern atom kavramını ortaya attı. Dalton kimyasal reaksiyonlarda tam sayılarla belirlenen oranlarda maddenin tepkimeye girdiğini gösterdi ve maddelerin atom denen sayılabilir ama bölünemez parçalardan yapıldığını ifade etti. Aynı zamanda atomların ağırlıklarını ortaya koyan bir çizelge hazırladı.

J.J.Thomson 1897 yılında elektronu keÅŸfetti. 1900′lü yılların baÅŸlarında Ernest Rutherfort(1871 1937) günümüz atom modelinin temelini teÅŸkil eden esas yapıyı ortaya koydu. Atom’un; kütlesinin büyük bir kısmını olusturan çekirdek ve bu çekirdek etrafında dönen elektronlardan yapıldığını ortaya koydu. Rutherfort çekirdeÄŸi oluÅŸturan pozitif yüklü parçaya ‘proton’ adını verdi. 1932 yılında Chadwick nötronu buldu. Daha sonra Kuantum teorisi doÄŸrultusunda Niels Bohr (1883 1962) Bohr atom modelini ortaya attı ve elektronların belli yörüngelerde bulunabildiÄŸini ve bunun plank sabiti ile ilgili olduÄŸunu ifade etti.

20. yüzyılın ortalarına doÄŸru atom ile ilgili çalışmalar ve bilgiler giderek arttı. Bugün artık atom denilince, ortada bir çekirdek ve etrafında dönen elektronlar tabiri oldukça ilkel bir tanım olarak kalmaktadır. GeliÅŸen zaman içinde bilgilerimizi yenilemek ve atom denildiÄŸinde nasıl bir yapı olduÄŸunu bilmek gerekmektedir.Atomun yapısıBir Atomun çapı 10^(-8) cm dir - bu çap elektron bulutu nu da içermektedir. ÇekirdeÄŸe kadar yaklaşıldığında Atom çapı 10-13 cm’ye kadar küçülür .Buradan anlaşılacağı üzere elektronlar ile çekirdek arasında oldukça fazla bir mesafe vardır, eÄŸer elektronlar ile çekirdek arasındaki uzaklık kaldırılabilse, bir gezegen kadar maddeyi bir nohut kadar yapabilmek mümkün olacaktır (bk.nötron yıldızları).

Atomun yapısını anlamakta esas olan çekirdeği anlamaktır. Çevrede dönen elektronlar artık anlaşılmıştır ve çekirdek çevresinde şimdilik bir başka şey yoktur.Yalnız elektronlar çekirdek çevresinde ancak belirli enerji seviyelerine sahip

yörüngelerde bir olasılık bulutu olarak mevcutturlar. Güneş sistemi gibi hababam dönmezler.

Atom’un oluÅŸum mekanizmalarında rol oynayan ve daha baÅŸka maddeler tarafından yapılmayan temel parçacıklara elementer parçacıklar adı verilir ve elementer parçacıklar iki ana baÅŸlık altında toplanırlar.

1-) Leptonlar

2-) Kuarklar

Temel Parçacıklar

Leptonlar ve kuarklar şimdiki bilgilerimize göre elementer parcacıklardır. Yani, kendilerini oluşturan başka parçacıklardan yapılmamışlardır.

Leptonlar içinde hepimizin yakından tanıdığı ‘Elektron’ vardır. Elektron ÅŸimdilik baÅŸka parçacıklardan yapılmamış olarak kabul edilmektedir. Leptonların spini (dönüş) ½ ve elektrik yükleri -1 veya 0 dır. Yunanca lepton hafif parçacık anlamına gelmektedir.

Elementer parçacıklar içinde adını James Joyce dan alan parçacıklar Kuarklardır.Kuarklarda spin ½ ve elektrik yükleri 2/3 veya -1/3 olan parçacıklardır. Şimdilik bilinen 6 kuark vardır.

Atom cekirdeği etrafında bulunan elektron bir elementer parcacık olduğu için onunla fazla uğraşmayacağız. Geriye kalan, "çekirdek nedir"?

Çekirdek Nukleon adını verdiğimiz proton ve nötrondan meydana gelmiştir. Elektron ve çekirdek, içindeki Nötron ile Proton kararlı parçacıklardır. Çekirdeği ilgilendiren parçacıklar ailesi iki kısımdır.

1-) Baryonlar

2-) Mezonlar

Baryonlar ağır parcacıklardır, mezonlar orta ağır parçacıklardır. Baryonlar ve Mezonların hepsine Hadronlar adı verilir. Yunanca kuvvetli parçacık anlamındadır.

Kuark kuramına göre Baryonlar 3 kuarktan, Mezonlar ise bir kuark ve bir antikuarktan oluşmuşlardır.

Nötron UDD kuarklarından, Proton ise UUD kuarklarından meydana gelmiştir.Elektrik yükleri hesaplandığında 2/3 -1/3-1/3 = 0 yani yüksüz Nötron ve 2/3+2/3-1/3 = 1 yüklü Proton olduğu görülür.

Hadronlar ailesi

Bir atom çekirdeğini oluşturan Hadronlar,Kuarklardan yapılmışlardır ve aradaki mezon alışverişi ile kararlı parçacıklar ortaya çıkar. Bu olay esnasında ki kuvvet güçlü etkileşimdir ve çekirdeği parçalanmadan tutar. Bu olgu ilk kez H. Yukova tarafından ortaya konulmuştur ve bu olayda en çok rol oynayan mezon pi mezondur. Ortalıkta fazla görülmeyen bu maddelerin ömrü çok kısadır. Yüklü pi mezon 10-8 sn yaşar.

Bir atom çekirdeğinin her zaman kararlı olmadığını biliyoruz, kararsız atom çekirdeklerinde, ki radyoaktif maddelerin çekirdekleri böyledir, çekirdek parçalanması olur bunu sağlayan zayıf etkileşimdir.

Doğada varolan ve şimdilik bilinen 4 temel kuvvetin bağlantı kuantasına Gluon adı verilir.

Elektromagnetik kuvvet gluonu Foton

Zayıf Etkileşim kuvvet gluonu W+ W- Z0 parçacığı

Çekim Kuvveti gluonu Graviton

Kuvvetli EtkileÅŸim gluonu Renkli Gluonlar

dır. Atom çekirdeğini ilgilendiren gluonlar Kuarkların tad dediğimiz özelliğini değiştirir ve onların yapmış olduğu hadronları parçalar veya kuarkları zamk gibi birarada tutarak kararlı parçacıkların yapılmasını sağlar.

Åžimdiye kadar bahsedilen bu parçacıkların Pauli yasası ile belirlenen spinleri göz önüne alındıklarında (spin parcacığın iç açısal momentumudur), parçacıklar ya tamsayılı spinlere sahiptir. 0 , 1 ,2 ‘gibi veya yarım tamsayılı (buçuklu) spinlere sahiptir ½ , 3/2 , 5/2 … gibi. Yarı tamsayılı spinli parçacıklar FERMÄ° istatiklerine, tamsayılı spin’e sahip olanlar BOSE istatiklerine uyarlar. Bu nedenle Spinler göz önüne alındığında parçacıklar iki kısma ayrılırlar.

1-) Fermionlar ( Enrico Fermi den)

2-) Bozonlar ( M. K. Bose dan )

Fermi istatistiklerine uyan parcacıklar aynı anda aynı konumda olamazlar (elektron gibi).

Bose istatiklerine uyanlar ise aynı anda konumda olabilirler (foton dolayısı ile laser gibi).

Tüm bahsedilen parçacıkların bir antiparçacığı da olduğunu, ki buna antimadde diyoruz.

Unutmamakta fayda var. En çok bilinen örnek Pozitron yani antielektrondur."Peki ortalıkta antimadde niye görülmüyor?" diyorsanız sebebi; madde ile antimadde karşılaştığında, ortaya enerji çıkmasıdır.

Doğa bilimlerinin en büyük devrimcisi. A.Einstein

Özel Görelilik

Einstein in görelilik kuramı, gerçekliÄŸin keyfiyete göre ( sana göre, bana göre) deÄŸiÅŸtiÄŸini bu anlamda da herhangi bir konuda her hangi bir gerçeklikten söz edemilemiyeceÄŸini söyleyen görüşlerin aksine,zaman daha dahil herÅŸeyi bellirli bir maddi gerçeÄŸe ( belirli bir maddi referans sistemine ) endeksliyor ve doÄŸa yasalarının bütün referans sistemleri için baÄŸlayıcı ve aynı olduÄŸunu ortaya koyuyor. Ä°sterseniz özel görelilik kuramını örneklerle irdelemeye çalışalım. Adres tarif ediyoruz, ÅŸu caddenin solundaki ev diyoruz. DoÄŸu, batı yönlü bir cadde üzerinde üzerinde olsun evimiz, o halde yön belirtmeden, yolun sağında yada solunda demek yeterli olmuyor. Åžu cadde üzerinde doÄŸuya doÄŸru giderken solda demek gerekiyor. Yani saÄŸ ve sol kavramları ancak bir yön verildiÄŸinde anlamlı olmaktadır.Gündüzmü, gecemide de durum böyledir. ÖrneÄŸin Türkiye’de gündüzken, Avustralya’da gecedir. Yani bir coÄŸrafi nokta belirtmeden dünya üzerinde gece ve gündüz soruları yanıtlanamaz. Aynı ÅŸekilde büyük, küçük de böyledir. Neye göre büyük neye göre küçük soruları yanıtlanmadan yani bir referans noktası alınmadan bu soru yanıtlanamaz. Benim yaşım Ali den büyük AyÅŸe den küçük gibi, yada boyum ÅŸundan uzun, bundan kısa gibi. Yukarı ve aÅŸÅŸağı kavramları ele alalım. Dünyamızı küresel olduÄŸunu gözümüzün önüne getirirsek ve Ä°stanbulu referans alırsak, Avustralya aÅŸağımızda yer alır. OrtaçaÄŸda dünyanın küresel olduÄŸu gerçeÄŸini reddedenler ÅŸu itirazda bulunuyorlardı, insanların baÅŸaÅŸağı yürüyebilmeleri olacak ÅŸeymiydi. Öyleya bize göre Avustralyalılar baÅŸaÅŸağı durmaktadırlar. Dünya nın küreselliÄŸi bilinmediÄŸi, onun bir masa gibi dümdüz sanıldığı dönemlerde ÅŸakül doÄŸrultusu insanların zihninde mutlak bir kavramdı ve yeryüzünün her noktasında ÅŸakül doÄŸrultularının yönü aynıydı, birbirlerine parelel doÄŸrulardı. Bundan dolayı yukarı ve aÅŸağı kavramları mutlaktı, referans yüzeyi Dünyanın düz olan yüzeyiydi. Dünya nın küresel olduÄŸu kanıtlandığında ÅŸakül doÄŸrultusu kavramıda insan zihninde yalpayamaya baÅŸladı. Dünyanın deÄŸiÅŸik noktalarından tutulan ÅŸaküllerin hepsi yere dikti ama ÅŸakül ipi doÄŸrultuları birbirine paralel deÄŸil belli bir açı ile duruyordu. Böylelikle, dünyanın merkezinde toplanan ve birbirlerine göre açılı duran çeÅŸitli doÄŸrultular buluruz. Ä°ÅŸte Ä°stanbuldan tuttuÄŸumuz ÅŸakül ipinin doÄŸrultusunu mutlak alırsak, Avustralya sakinlerinin baÅŸaÅŸÅŸağı yürüdükleri sonucuna varırız varırız, Avustralya sakinlerine görede baÅŸaÅŸÅŸağı duran bizleriz. Yani bir refarans noktası alınmadan kim aÅŸÅŸağıda kim kim yukarıda anlaşılmaz. Aynı ÅŸekilde uzaydaki konum kavramıda görelidir. Bir cismin uzaydaki yerini belirtmemiz gerektiÄŸinde, onun baÅŸka cisimlere göre konumu kastedilmektedir. EÄŸer bizden bir soruya cevap olarak, bir cismin yerini, baÅŸka cisimleri belirtmeden saptamamız istenirse, o soruyu saçmalıkla nitelemek gerekir.

Gene bir cismin uzayda yer değiştirmesi kavramıda, görelidir. Bir cisimin yerdeğiştirdiğini gözledik dediğimizde, onun diğer cisimlere göre konumu değişti, demek istiyoruz aslında. Örneğin dünya şu hızla, şu yönde hareket etmekte dediğimizde, güneşi referansa alarak söylüyoruz.

Göreliliği ; şuna göre, buna göre diye tanımlayabiliriz, yani her zaman bir referans noktasına ihtiyacımız var. Mutlak anlamda büyük, küçük yok şuna göre büyük, buna göre küçük var. Uzaydaki konumdada bu böyle, şuna göre şu hızda hareket ediyor, şuna göre şu konumda bulunuyor gibi tariflenebilir cisimler ancak.

Şimdide bir cismin hareketini farklı referans noktalarından irdelemeye çalışalım. Uçaktan aşşağıya örneğin çelik bir bilya atalım. Pilota göre bu bilya düz bir çizgi boyunca yere düşüyor gözükecektir, ama yerden bakan birine göre bilya hafifçe bombelenerek yani parabol denen bir eğri çizerek yere doğru düşmekte gözükecektir. Akla hemen şu soru geliyor, peki cismin gerçek hareketi hangisidir ? Bu soru, farklı açılardan çekilen boğaz manzarası resimlerinin hangisinin gerçek boğaz manzarası resmi olduğu sorusundan daha anlamlı değildir. Yani her ikiside doğru söylüyor, farklı açılardan çekilen iki fotoğrafında gerçekliği yansıttığı gibi.

Şimdi otobüsün içindeyiz ve işe gitmekteyiz, bende dahil diğer oturan yolcular otobüse göre hareketsiz konumdadır, ama dışardan otobüse bakan biri bizi belli bir hızla hareket ediyor görecektir. Burdada iki farklı referans noktası var. Yer ve otobüs. Yere göre yolcular hareket halindeyken, otobüsü baz alırsak hareketsiz durumdalar. Yani yerdekinin söylediğide, otobüsün içindekinin söylediğide doğru, yeterki neye göre ölçüm yaptıklarını ifade etsinler.

Otobüsten inip seyahatimize trenle devam edelim - Trenimizin hız değiştirmediğini düzgün doğrusal bir biçimde hareket ettiğini varsayıyoruz. - Elimizdeki elmayı havaya atıyoruz avuçlarımızın içine düştüğünü görüyoruz, aynı yerdeki gibi. Yürüyoruz, oturup, kalkıyoruz, top sektiriyoruz herşeyin yerdeki ile aynı olduğunu görüyoruz. Camlar kapalı olsa ve trenin gürültüsünü, rayların tıngırtısını duymasak duruyormuyuz, yoksa trenle birlikte hareketmi ediyoruz anlıyamayız. Kompartımanda cisimlerin hareketini gözlemleyelim ve elde ettiğimiz sonuçları, trenin dışında yaptığımız gözlemlerin sonuçlarıyla karşılaştıralım, farklı hiç bir şeyin olmadığını göreceğiz. Tabi trenin sabit bir hızla ve doğrusal bir hareket yaptığını kabul ediyoruz, tren yavaşladığında yada hızlandığında durum değişir. İlkinde öne, ikincisinde arkaya doğru itilmiş gibi hissederiz kendimizi. Aynı şekide tren düzgün ilerleyişi sırasında yönünü değiştirirse bunuda hemen farkederiz, sağa doğru virazj aldığında sola tarafa itilir, tamtersi sola döndüğündede vagonun sağına doğru itiliriz.

Toparlarsak doğrusal ve sabit hızla hareket halinde bulunan bütün referans sistemlerinde cisimlerin davranışları birbirinin aynıdır. Yani doğa yasaları farklı bütün refarans sistemleri için geçerli ve aynıdır. Yerde yaptığımız ölçümlerle, düzgün doğrusal hareket eden cisimlerde yaptığımız ölçümlerin birbirinin aynı olduğunu gördük. O halde sadece tek bir referansımız yok, yer sadece bu refaranslardan birtanesi, birbirlerine göre değişik hızlarla ve doğrusal harekette bulunan sonsuz sayıda refarınsımız var.

Hareketini gözlemlediğimiz referans sistemi hangisidir, yani hangi refarans sistemine göre bir hareketten bahsediyorsunuz sorusu çıkacaktır karşımıza, böylelikle hareketinde göreli olduğu ortaya çıkıyor. Çünki onuda bir referans sistemine bağlı olarak tanımlayabiliyoruz. Tabi bir kez daha belirtiyoruz göreli olması hareketin olmadığı değil, onun hangi refarans sistemine göre devinimde bulunduğu anlamına geliyor ve birbirlerine göre düzgün ve doğrusal harekette bulanan, bütün bu farklı referans sistemlerinde cisimlerin hareketi aynı kanunlara uymaktadır. Doğa kanunları bütün refarans sistemlerini aynı şekilde etkilemektedir.

Hareketin göreliliÄŸi ilkesinden şöyle bir sonuç çıkarki, ölçüm yapılan yer açıkça belirtilmeden belirli bir hızla yer deÄŸiÅŸtiren cismi tarifliyemeyiz. ÖrneÄŸin bir tren saniyede 100 km’ lik bir hızla Ankara yönünde ilerlesin, trenin içinde biride 3 km hızla Ankara yönünde yürüyor. Trenin içindeki bir gözlemci, yürüyen yolcunun hızını saniyede 3 km olarak ölçerken, trenin dışındaki bir gözlemci yürüyen yolcunun hızını saniyede 103 km (100km+3km ) olarak ölçecektir. Yani hızı ancak ölçüm yapılan yere göre tarifliyebiliriz ve elbette hızda görelidir.

Peki ışıkhızıda görelimidir, sorusu gelecek akla, ışığın sonlu ama büyük bir hızla ilerlediÄŸini ilk olarak 1676 yılında Danimarkalı gökbilgini Römer tarafından bulundu. Römer, Jupiterin uydu tutulmalarından yola çıktı. Jupiterin uyduları bize göre gezegenin arkasında kaldığında onları göremeyiz. Römer bu uydu tutulmalarının düzensiz olduÄŸunu gözlemledi. Dünya ve Jupiter, GüneÅŸ etrafında kendi yörüngelerinde dönerken, birbirlerine yaklaşır ve uzaklaşırlar. Römer uydu tutulmalarının biz Jupiter’den uzaktayken daha uzun sürdüğünü farketti. Bunu uydular bizden uzaklaÅŸtıkça ışıklarının bize ulaÅŸabilmesi için daha çok yol katetmesine ve dolayısıyla daha geç gelmesine baÄŸladı. Dünyanın ve Jupiterin birbirine yakın ve uzak konumdayken aralarındaki mesafelerde yaptığı bir hata sonucu ışığın hızını saniyede 225 000 km olarak hesapladı. Buna raÄŸmen Römer ışığın belirli bir hızla yolaldığını söyleyerek , fizik alanında tarihi bir sayfa açıyordu.

Bugun yapılan deneyler şunu göstermektedir ışık, kaynağından ve kaynağının hızından bağımsız olarak, saniyede 300 bin km bir hızla yol almaktadır. Hareketin göreli olduğuna değinmiştik, farklı ölçüm yerlerinden farklı hızlar ölçülüyordu. Oysa ışığın hızı sabittir ve nerden , hangi referans sisteminden ölçülürse ölçülsün aynıdır. O halde ışık hızı göreli değildir, mutlaktır.

Burda durup bir toparlama yaparsak, Einstein’ in görelilik ilkesinden ÅŸu sonuçları çıkarabiliriz.

Birincisi birbirlerine göre sabit yönde ve hızda giden bir referans sistemini, diğerinde ayırt etmek mümkün değildir. Ayırt edilmezlik birinci yada ikinci sistemde yapılan her deneyin aynı sonuçları vereceği anlamına gelmektedir.

İkinciside, Işığın hızı kaynağının hareketinden bağımsızdır ve sn de 300 000 km dir.

Şimdide belirli bir olayın aynı anda gerçekleşmesi olayına bakalım. Bu olayı ışıkla irdeleyeceğimiz için işimiz biraz zor olacak çünki , dünya üzerindeki yerler hem ışık hızı na çok dar geliyor, hemde ışık hızı bizim alıştığımız hızlara göre çok fazla. Işığın Dünya çevresinde bir saniyede 7-8 tur attığını düşünürsek söylemek istediğimiz şey daha iyi anlaşılabilir. O halde dünya dışına çıkıp soyut bir deneyle konumuzu irdelemeye çalışalım. Güneşten yola çıkan ışığın bize ulaşması 8 dakika sürüyor, yani biz aslında hep güneşin 8 dakika önceki halini görüyoruz. Başka bir gezegenede Güneşin ışığının 10 dakikada ulaştığını kabul edelim ve Güneşi bir an için söndürelim. Biz dünyada 8 dakika sonra güneşin söndüğünü farkedeceğiz, diğer gezegendekilerde 10 dakika sonra farkedecekler elbette. Yani biz Güneş söndü dedikten 2 dakika sonra onlar Güneş söndü diyecekler. Burdan aynı andalık ( zamandaşlık) kavramının göreli olduğu ortaya çıkar - ölçüm yapılan yere bağlı olduğu için - Işık hızına oranla alıştığımız küçük hızlarla ilgilendiğimizde zamandaşlık kavramının göreli karakterini farketmemiz olanaksızdır.

Zamanın göreli olduğunun keşfi insanın doğa görüşünde köklü değişiklikler yaptı. Bu insan aklının bin yılların köhne :-):-):-):-)fizik kavramlarının durağanlığına karşı kazandığı en büyük zaferlerden biriydi. Zamanın göreliliği 1905 yılında tüm zamanların en büyük fizikçisi Albert Einstein tarafından keşfedildi. Bu fikirleri ortaya attığında daha 26 yaşındaydı.

Geçen zaman içinde zamanın mutlak karakterinin deneylerle çürütülmesi ve zamanında referans sistemine bağlı olmasının ortaya konması sonucunda hiçbirşeyin ani şekilde iletilemeyeceği sonucu ortaya çıkar. Fiziksel bir süreç, bir cisimden diğerine ancak doğrudan aktarılabilir. Hem uzayda, hem zamanda neden ve sonucun birbirini izlemesi ( ardışıklığı ) kaçınılmaz bir şekilde var olmalıdır. Ardışık yayılma düşüncesinden, çekim kuvvetlerinin ve kütlesel çekim alanlarının da aniden gerçekleşmiyeceği, yayılamıyacağı sonucu çıkar. Onların da tahminen ışığın süratine eşit, sınırlı bir hızları olmalı. İşte bu teorinin temelleri 1905 - 1915 yılları arasında Albert Einstein tarafından atıldı.

Devam edelim, bir olayın belirli bir uzay noktasından başka bir uzay noktasına ulaşması, sonsuz olarak hızlandırılamaz, yani bu yayılma sınır hız denilen belirli bir değeri aşamaz. Bu sınır hızıda ışık hızıdır. Yani hiçbir şey ışıktan daha hızlı gidemez. ve ışık hızı erişilebilecek en yüksek hızdır.

Zamanın göreli olduÄŸunu yani onun içinde bulunduÄŸu maddi referans sistemine baÄŸlı olduÄŸunu söyledik. Konuyu irdelemek için soyut deney alanına geri dönelim, olaÄŸanüstü bir uzunlığu olan bir demiryolu hattı üzerinde seyahat ediyoruz, hızımız da saniyede 240 bin km. Kalkış yaptığımız gara ve trenin içine birer saat koyuyoruz . BindiÄŸimiz yerle , ineceÄŸimiz istasyon arası 864 milyon km. Tren kalkarken gardaki saate bakıyoruz saat tam olarak 2′ yi gösteriyor. Tren hareket ediyor, ineceÄŸimiz istasyona geliyoruz , inerken gardaki saate bakıyoruz saat 3′ü gösteriyor. 1 saat geçmiÅŸ diyoruz , trenin içindeki saate baktığımızda (Trenin içindeki saat Einstein in gülen bir resminin üzerindede olabilirdi ) saatin 2.36 yı gösterdiÄŸini görüyoruz.

Åžaşırmıyoruz çünki Einstein in neden gülümsediÄŸini biliyoruz, çünki zaman denilen kavram maddi referans sistemine baÄŸlıdır heryerde aynı ÅŸekilde akmaz. Yer refarans sistemine göre yani gar’a göre 1 saat geçmiÅŸken, tren’e göre 36 dakika geçmiÅŸtir.

İtiraz sesleri arasında, bizden 40 ışık yılı uzakta bir yıldıza gitmek üzere, yıldızlar arası yolculuğa çıkıyoruz. Yani ışık hızıyla gitsek bu yıldıza 40 yılda ulaşırız, ışıktan daha hızlı bir nesne olmayacağı için 40 yıldan da önce ulaşamayız elbette. Bizim uzay aracımız ışığın hızından biraz yavaş gidiyor saniyede 240 bin km yol alabiliyor, bu hızla ancak 50 yılda ulaşırız gideceğimiz yıldıza. Fakat uzay aracının içindekiler için zaman kısalacağından, onlar için 30 yıl geçer, 30 yıllık yaşlanırlar yani, dünyadakilerde 50 yıl yaşlanır elbette . Biraz daha hızlanırsak ışık hızına iyice yaklaşarak bu yıldıza erişmek için geçen zamanı, kuramsal soyutlama alanında kalarak, bir kaç dakikaya sığdırabiliz. Bu arada örneğin dünyada 80 yıl geçmiş olacağını aklınızdan çıkarmayın.

Bugun böylesi yüksek hızlarda yolculuk yapılamıyor. Çünki böylesi bir yolculuk için gerekli olan enerji miktarı çok fazla. ÖrneÄŸin 1 tonluk füzeye saniyede 260 bin km’ lik bir hız saÄŸlamak için gerekli enerji miktarı ( Bu hız , zaman akışını yarıya indirir, yani seyahatin 1 yılının , yeryüzün deki 2 yıla denk düşürebilecek bir hızdır. ) , yaklaşık olarak insanlığın bir yüzyıla yakın bir zamanda ürettiÄŸi enerji miktarına eÅŸit bir enerjidir. Heleki her türden enerjinin insanlığın yararına deÄŸil de , para ve :-):-):-):-) elde etme tutkusu uÄŸruna heba edildiÄŸi düşünülürse bugün için çok uzak bir hayaldir böylesi yüksek hızlar.

Hala itiraz sesleri geliyor zamanın değişkenliğine ve bunun üzerine sürekli başlangıç noktasına dönen dairesel bir demiryolu hattı kuruyoruz soyut düşünce alanında, Bu kapalı devre demiryolu hattı üzerinde hızımızı iyice arttırıyoruz. Örneğin öyle bir hızla yolculuk edelimki, trenin içinde bizim için geçen bir güne karşılık, trenin dışında 50 yıl geçsin. Böylece bir günlük yolculuğumuz sona eriyor ve istasyona döndüğümüzde akrabalarımızın, arkadaşlarımızın birçoğunun öldüklerini, ben bir günlük yaşlanmış, birgünlük tırnağım çıkmış , saçım uzamışken, dünyada 50 yıl geçtiğini göreceğim.

Peki bu olayı neden günlük yaşamımızda görmüyoruz , neden arabada gezinti, bizi yürüyen bir insandan daha genç yapmaz türünden itirazları geliyor hala, nedeni elbette zamanın kısalması ancak ışık hızına yaklaşan çok yüksek hızlarda bizim için belirgin bir hal alıyor. Arabayla seyahat eden yürüyene, yürüyen oturana göre daha az yaşlanır elbette ama bunlar alıştığımız zaman

dilimleri içinde çok çok küçük değerlerdir.

DiÄŸer taraftan peki ohalde zaman içersinde yolculuk mümkün sesleri geliyor, evet mümkün elbette ama geriye deÄŸil ileriye doÄŸru. Örneklerde irdelendiÄŸi gibi, dünyadan hareket edip ışık hızına yakın yüksek hızlarda seyahat edildiÄŸinde ve dünya’ ya geri dönüldüğünde, dünyada bizim zamanımıza göre çok daha fazla zaman geçmiÅŸ, bir anlamda kedimizi gelecekte bulmuÅŸ oluyoruz, geçmiÅŸte deÄŸil. Ä°ÅŸte yüksek hızlarla seyahat etmekle, Wells’in zaman makinası nın ayrımıda tamda burdadır. Bilimde ilerlemeler sayesinde geçmiÅŸe dönmenin mümkün olacağını ummak ham hayalciliktir. GeçmiÅŸe yolculuÄŸu kabul ettiÄŸimizde, ana-baba’sın dan önce doÄŸan birinin tuhaf durumuyla karşılaÅŸmış oluruzki, buna da bilimin en temel yasalarından olan neden-sonuç iliÅŸkisi izin vermez. Yani zaman içersinde geriye doÄŸru bir yolculuk yapmak mümkün deÄŸildir.

Şimdi soyut düşünce alanından somut verilere geçelim. Çok uzak yıldızlardan ve güneşimizden dünyaya gelen kozmik ışımalar vardır ve bunlar yer yüzünü sürekli bombardıman ederler. Kozmik ışımalar atmosfere girdiğinde, atmosfer içindeki atom çekirdekleri ile çarpışırlar ve mezon adı verilen parçacıklar oluştururlar. Mezonlar çok kısa ömürlü parçacıklardır ve kısa sürede yok olurlar daha doğrusu başka bir parçacığa dönüşürler. Bazı mezonlar yerin yüzeyine ulaşmayı başarırlar ve onların ömürlerinin labaratuvar koşullarında gözlemlenenlerden daha uzun olduğu görülmüştür. Nedenide yere doğru ilerlerken mezonların hızlarının ışık hızına yaklaşmasıdır.

Yapma yer uyduları hızlı hareket eden cisimleridir, saniyede 8-10 km yol alabilirler. Işık hızıyla karşılaştırıldığında hızları elbette çok küçük kalır ve dolayısyla zaman kısalması bizim için önemsiz sayılabilecek değerdedir. Genede Sovyet bilgini Ginsburg, atomik bir saatin yapma uyduya yerleştirilmesini ve bir yıl sonunda saatin yerdeki bir saatle karşılaştırılmasını önerdi. Özel Görelilik teorisi ile yapılan hesaplara tam denk düşecek şekilde saatin %1 farkla geri kaldığı gözlendi.

Einstein’in bu görüşleri ortaya attıktan sonra günümüze kadar yapılan bütün deneyler bu teoriyi doÄŸrulamıştır diyelim. Burdan şöylesi bir sonuca varabiliriz, zaman maddi bir refarans sistemine baÄŸlıdır ve maddenin dışında var olamaz.

Einstein in görelilik kuramından önce kimi düşünürler evrenin maddesel olduğu gerçeğini reddetmek için enerjiye sarılırlardı. Enerji madde değildi. Kimileride evreni içinde maddeyide ve ondan bağımsız durumda olan enerjiyide içine alan bir kap gibi düşünürlerdi. Madde elle tutulur ve kütle denilen bir özelliğe sahipti, enerjiyse gözle görünmez ve kütlesinin olmadığı kabul edilirdi

Einstein ünlü denklemi E = mc² ile ( E enerji, m kütle ve c de ışık hızıdır ) madde ve enerjinin eÅŸdeÄŸer ÅŸeyler olduÄŸunu gösterek, bu konudaki idealist düşüncelere son vermiÅŸ oldu. Formul ÅŸunu anlatır herhangi madde parçasının sahip olduÄŸu enerji, o cismin kütlesinin ışık hızı nın karesiyle çarpımına eÅŸittir. Formulde de görüldüğü gibi enerji kütleye eÅŸittir ve enerji kazanan cismin kütlesi artar. DuraÄŸan haldeki bir cisimle, hareket halindeki aynı cismin kütlesi bir deÄŸildir. Cisim hızlandıkça enerjisi dolayısıyla kütlesi artar. Tabi gene bu etki cismin hızı ışık hızına yaklaÅŸtıkça bizim için daha belirgin bir hal alır. ÖrneÄŸin durgun halde 100 kg gelen bir cismi saniyede 30 km yol alacak ÅŸekilde hızlandırırsak 100,5 kg gelir. Dahada hızlandıralım, saniyede 270 bin km’ye kadar çıkarırsak hızı, ÅŸimdi cismin kütlesi, duraÄŸan haldeki kütlesinin in iki katından daha fazladır.

Kütle nin hıza olan göreli bağımlılığı deneylerle sınanmıştır. Özel hızlandırma labaratuvarlarında ışık hızına yakın hızlara çıkarılan elektronların kütlelerinin özel görelilik kuramının formüllerinin gösterdiği biçimde değiştiği doğrulanmıştır.

Cismin enerjisindeki her artış, onun kütlesinide arttırıyor. Tabi burda enerjiyi sadece hareket enerjisi olarak görmemek gerekiyor. ÖrneÄŸin bir cismi ısıttığımızda ona enerji vermiÅŸ oluyoruz, ve ısıtılmış her cisim soÄŸuk durumundan daha büyük bir kütleye sahiptir. Sıcak bir bardak çay, aynı miktardaki soÄŸuk bir bardak çaydan daha ağırdır. Bir yayı sıkıştırarak ona enerji vermiÅŸ oluruz, dolayısıyla böyle bir yayın ağırlığı, sıkıştırılmamış halinden daha fazladır. Fakat bunları günlük pratik içersinde sınamak çok zordur. ÖrneÄŸin bir maddenin ağırlığını 1 gram artırabilmek için 25 milyon Kilowattsaa lik bir enerjiye gereksinim vardır. BaÅŸka bir örnekte 1 ton suyu sıfır dereceden, kaynama noktasına kadar ısıttığımızda, ağırlığını 1 gram’ın beÅŸ milyonda biri kadar çoÄŸaltmış oluyoruzki elbette günlük pratiÄŸimiz içersinde bunu anlamayabilmek gerçekten çok zor.

X IÅžINLARININ BULUNUÅžU:

X ışınları 19. yüzyılın sonunda Röntgen tarafından bulundu . Bu ışınlar havası boşaltılmış lambaların (Crookes lambası , akkor katotlu lambalar vb .) dışında da yayılırlar . Ampul yüzeyinin katot ışınlarıyla bombardıman edilen kısımlarında meydana gelirler . Röntgen bulduğu bu ışınların yapısını bilmediğinden bunlara X adını verdi . X ışınları yaygın olarak x ışını tüplerinde ve son zamanlarda büyük hızlandırıcılarda (senkrotron ışıması) üretilmektedir . Bunlar,özellikle madde içine girme özellikleri bakımından kullanılır .

X IÅžINLARININ YAPISI:

X ışınları ışık ışınlarıyla aynı özelliktedir,fakat frekansları daha büyük olan elektromagnetik ışımalardır . Dalga boyları mor ötesi ışınlarından daha küçüktür ve 0.03 ile 20 angström arasında deÄŸiÅŸir . X ışınlarının yapısını 1912’de alman fizikçisi Von Laue tespit etti;bu amaçla billur bir lam yardımıyla X ışınlarının kırınımını gerçekleÅŸtirdi;bu deney aynı zamanda, billurlar için aÄŸ biçiminde kafesli bir yapıyı öngören Bravais teorisinin de doÄŸrulanmasına yaradı . Bunu izleyen yıllarda,X ışınlarının tayflarından yararlanarak baba ve oÄŸul Bragg’lar ve fransız Maurice de Broglie pek çok ölçme yaptılar .

X IÅžINLARININ ÃœRETÄ°LMESÄ°:

Normal ışık gibi X ışıması da ,atomun bir elektronunun bir halden daha düşük enerjili bir başka hale hale kuvantal bir geçiş yaptığı bir atom sürecinden kaynaklanır . Tek fark ilgili elektronun enerji düzeyleri sıralamasındaki konumundan ileri gelir: görünür ışık yayımından sorumlu elektronların , atom çekirdeğine zayıf bir şekilde bağlı dış elektronlar olmasına karşın, X ışıması yayımında, atom çekirdeğine çok kuvvetli bir şekilde bağlı iç elektronlar söz konusu olur .

X ışınlı bir lamba,bir elektron kaynağı (katot),bu elektronları hızlandırıcı bir düzenek ve elektronları frenliyerek X ışınları yayım kaynağı vazifesi gören madeni bir engel veya bir antikatotu bulunan basıncı düşürülmüş bir kaptan meydana gelir . Eskiden Crookes lambası veya soÄŸuk anotlu lamba kullanılırdı;bugün Coolidge lambasından veya sıcak anotlu lambadan yararlanılır . Bu lamba,iç basıncı sıfır olan bir cam ampuldür . Elektronlar,uçlarına ısıtma devresi baÄŸlanmış bir tungsten filamandan yayılır . Elektron demetinin yoÄŸunluÄŸu filamanın sıcaklığıyla orantılı olarak artar . Serbest elektronlara yeterli hızı verebilmek için filamanın çevresine mutlak deÄŸeri büyük,negatif gerilim taşıyan bir silindir geçirilir . Ve bütün donatım bir elektron tabancası meydana getirir . Antikatot, tungstenden yapılmış içi oyuk bir kütledir ve su ile soÄŸutulur;filamanın bir sm yakınına yerleÅŸtirilmiÅŸ ve bir yüksek gerilim kaynağının pozitif kısmına baÄŸlanmıştır . Katotun yaydığı elektronlar hızlandırma potansiyeli katot ile anota doÄŸru hızlanarak hedef :-):-):-):-)le çarparlar . Hedef :-):-):-):-)l (anot) yumuÅŸak yapıda bir :-):-):-):-)lden oluÅŸturulduÄŸu için çarpan bu elektronlar :-):-):-):-)le gömülürler yani yavaÅŸlar . GerçekleÅŸen bu olaylar sonucunda elektronlara büyük bir negatif ivme verilmiÅŸ olur . Elektronlar bu negatif ivme sonucunda durur ve dururken kaybettiÄŸi kinetik enerji ivmelenme bölgesinden X ışını olarak yayılır . Bir baÅŸka ÅŸekilde elektriksel bir uyarılmayla atom çekirdeÄŸine çok kuvvetli bir ÅŸekilde baÄŸlı olan iç elektronlardan biri ilk halin dışına fırlatılır . Atom elektronlarının elektron durumlarında oluÅŸan bu “boÅŸluk” yine içte bulunan ama çekirdeÄŸe daha zayıf baÄŸlı bir baÅŸka elektronun bu “boÅŸ” duruma geçiÅŸiyle doldurulur .Bu iki düzey arasındaki enerji farkı bir foton biçiminde ortaya çıkar . Ä°ÅŸe karışan enerjinin büyüklüğü dikkate alındığında bu fotonun,görünür fotonlardan 10.000 kez daha fazla enerjiye sahip olduÄŸu anlaşılır . v frekansını fotonun E enerjisine baÄŸlayan (Planck sabiti h aracılığıyla) temel bağıntı E=h.v=h.c/[IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.gif[/IMG] X fotonlarının angström düzeyinde dalga boylarına denk düştüğünü gösterir .Ãœretilen X ışınları,10 mikron kalınlığında alüminyum yaprakla örtülü bir açıklıktan çıkar . Debi,filamanın ısıtma akımını deÄŸiÅŸtirmekle ayarlanır . Her elektron anota çarpıp duruncaya kadar bir X ışını dalgası yayılacağından X ışınlarının periyodu elektronların durma süresine eÅŸittir . Elektronların duruncaya kadar :-):-):-):-)l içinde aldığı yol:

[IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image004.gif[/IMG]

[IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.gif[/IMG]

Hareket sabit ivmeli olduğundan burada ortalama hız alınır;buna göre frekans:

[IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image008.gif[/IMG] ise [IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image010.gif[/IMG] olduÄŸundan [IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.gif[/IMG] dir .

GAZLARDAKÄ° IÅžIMA,DOZ TAYÄ°NÄ°:

X ışınları içinden geçtikleri gazları iyonlaştırma özelliği taşır . X ışınlarının deteksiyonu ve şiddetinin ölçülebilmesi için bu ışınlar biri altın yapraklı bir elektroskoba bağlanmış iki tablası bulunan gaz dolu bir kaptan,yani iyonlaşma odasından geçirilir . Elektroskop yapraklarının düşüş hızı iyonlaşma derecesini ve dolayısıyla bununla orantılı olan ışıma şiddetini ölçer . Bu şiddet röntgen cinsinden değerlendirilir .

X IŞINLARININ NÜFUZ ETME ÖZELLİĞİ:

Bir X ışınları demeti saydam olmayan bir cisimden geçerken , yavaş yavaş enerjisini bırakır . Soğurulan enerji geçilen kalınlıkla artar ; enerji kaybı , ışınları dalga uzunluğunun (dalga boyu kısa ışınlar daha çok nüfuz edebilir ) ve geçilen elemanın atom numarasının küpü ile ( ağır elementler daha çok enerji yutar ) doğru orantılıdır. Eğer söz konusu elementin soğurma tayfı incelenirse , dalga boyunun bazı değerleri için ani değişimlere uğradığı görülür . Bu özel değerler, atom çekirdeğini çevreleyen farklı elektronların enerji seviyeleri ile ilgilidir. Bu sebeple , X ışınlarının tayfları incelenerek atomların yapısı kesinlikle tespit edilebilir .

X IŞINLARININ TEMEL ÖZELLİKLERİ:

1.Yayılma hızı ışık hızıdır .

2.Elektronların yavaşlama süresi çok küçüktür .Bu yüzden X ışınlarının frekansı çok büyüktür.

3.Dalga boyları çok büyüktür.(Yaklaşık 1 angström )

4.X ışın fotonlarının enerjileri çok yüksektir.

5.Gazları yoğunlaştırırlar .

6.Saydam olmayan maddelerden geçebilirler . Kurşun levhalarca tutulabilirler.

TIBBÄ° UYGULAMALAR:

Maddenin içine işleme kabiliyetleri fazla olduğu ve çeşitli organik maddeler tarafından büyük ölçüde soğurulduğu için X ışınlarının tıpta çok önemli uygulamaları vardır;özelikle insan vücudunun incelenmesinde kullanılır . Ayrıca X ışınlarının canlı dokular üzerindeki biyolojik etkilerinden yararlanılır . Bu tedavi,ya yok etme (tümör ve yeni oluşumlarda ) veya ağrılı ve iltıhablı bazı gelişmeleri değiştirme ( kan çibanı , bez iltıhabı , siyatik vb. ) şeklinde yapılır.

X ışınlarının Kullanıldığı Bazı Alanlar:

RADYOSKOPİ: Fluoresan bir ekran yardımıyla bir organ veya cismin X ışınlarıyla muayenesidir . Radyoskopi,baryum platinosiyanür veya tungstenle fluoresan hale getirilmiş bir ekran üstünde X ışınlarının meydana getirdiği gölgelerin incelenmesidir. Radyoskopi,bütün vücudun süratle muayenesini,her duruş şeklinde ve her açıdan organların incelenmesini sağlar .

RADYOGRAFİ: Yalnız X ışınlarını geçiren bir kutudaki hassas bir film üzerinde X ışınlarının iz bırakması ve bu özellikten

faydalanarak resim çekilmesidir . (Bu iş için kullanılan kutu alüminyum gibi hafif bir madenden yapılır ).

Radyografi,için kullanılan röntgen filmi genellikle X ışınlarının etkisiyle fluorışıl hale gelen iki levha arasına yerleştirilir . Bu levhalar X ışınlarının etkisini fazlasıyla arttırır ve poz süresinin kısaltılmasını sağlar . Radyografi akciğer hava peteklerinde bulunan havanın sağladığı kontrast sayesinde özel bir hazırlığa ihtiyaç duymadan göğsün ve kalbin görüntülerini verir . Kalsiyumla yüklü olan iskelet Radyografide çok iyi belirir,içinde fazlaca kalsiyum tuzu bulunan anormal oluşumlar da (böbrek ve safra taşı,kireçlenmiş lenf düğümü vb.) çok iyi görülür .

RADYO:-):-):-):-)LOGRAFİ: Madeni parçaların bileşimini veya yapısını bozmadan incelemeye yarayan radyografidir .

Tıbbi radyografi ile aynı fizik ilkeler üzerine kurulmuştur . Gerek kimyasal bileşim değişikliklerini,gerek madenin iç yapısındaki kusurları meydana çıkarmak için madeni bir parçanın çeşitli kısımlarının X ışınlarını farklı şekilde soğurması özelliğinden yararlanılır . Özellikle X ışınımlarını daha az soğurarak film üzerinde normal bölgelerden daha koyu lekeler halinde görülen boşlukların ve az yoğun kısımların belirlenmesini sağlar . Aynı şekilde parçaya karışmış olan ve soğurma kat sayısı parçanın yapıldığı madenden farklı olan yabancı maddeler de film üzerinde daha açık veya daha koyu lekeler halinde görülür . Ayrıca radyo:-):-):-):-)lografi sayesinde bakır alaşımlarındaki bazı bileşenlerin veya madenlerin(soğurma gücü yüksek olan kurşun gibi) yapısal ve kimyasal bakımdan homojen olup olmadıklarını denetlemek kolaylaşır .

TOMOGRAFİ: Bir organ ve organizma kesitinin röntgenle filmini çekmeye yarayan usuldür . Gerçekte 1-2 cm kalınlığında ince bir dilimin filmi söz konusudur . Böylece belli bir organ,mesela akciğer art arda dilimler halinde yatay veya enine ve boyuna dikey düzlemler üzerinde incelenebilir .

Tomografi yapmak için X ışınları üreten tüpe ve hassas filme çeşitli yer değiştirme hareketleri yaptırılır,öyle ki sadece bu yer değiştirme hareketinin eksenine rastlayan belli bir düzlem üzerinde bulunan şekiller filmde gözükür ; belli düzlemin önünde,arkasında,üstünde,altında vb. Bulunan şekiller açıkça gözükmez . Yani hassas filmi hemen hiç etkilemez ancak çok silik çizgiler halinde belirir

IÅžIÄžIN TANECÄ°K MODELÄ°

Işığın tanecik modeline göre ışık foton adı verilen çok küçük taneciklerden meydana gelmiştir. Bu tanecikler çok küçük yapıya sahip olup kaynaklardan oldukça fazla çıkarlar. Tanecik modelinin bazı ışık olaylarını açıklamada yeterli ve başarılı olmasının yanı sıra bazı olaylarda başarılı olamamıştır. Şimdi tanecik modeline göre, ışığın bazı davranışlarını açıklayalım.

l. Işığın Yayılması: Işık doğrusal yolla yayılıp boşluktaki hızı ~3.105 km/sn dir. Tanecik modeline göre fotonlar oldukça küçük olup hızı çok yüksek olduğundan yörüngeleri doğrusaldır.

[IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.jpg[/IMG]

Tanecik yavaş hareket ettiğinde Tanecik çok hızlı hareket ettiğinde

parabolik yörünge çizer. Yörüngesi doğrusal olur.

[IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image004.jpg[/IMG]2. Işığın Birbiri içinden Geçmesi: Işık ışınları birbiri içinden bir*birlerini etkilemeden geçerler. Tanecik modeline göre de tanecikler çok küçük ve hızlı olduklarından birbirleri içinden geçerler.

3. Işığın Yansıması; Işık bir yansıtıcı yüzeye düşünce yansımaya uğrar. Aynı şekilde tanecik modeline göre fotonları pin-pong topuna benzetirsek bir yüzeye çarptığında yansımaya uğrar.

[IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.jpg[/IMG]

4. Aydınlanma: Birim yüzeye düşen ışık miktarı o yüzeydeki aydınlanmayı verir. Aynı şekilde tanecik modeline göre birim yüzeye düşen foton sayısı o yüzeydeki aydınlanma şiddetini verir.

[IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image008.jpg[/IMG]Işık kaynağından uzaklaşıldıkça aydınlanma azalır. Tanecik modeline göre aydınlanmanın azalması ters kare kanunu (aydınlanma uzaklığın karesi ile ters orantılıdır.) gereği izah edilir, örneğin kaynaktan 2 kat uzağa gidilince aydınlanma dörtte birine düşer.

Kaynaktan d uzaklığında aydınlanma

E ise 2 d uzaklığında [IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image010.gif[/IMG] dür.

Çünkü yüzeyden geçen tanecik sayısı

dörtte birine düşer.

5. Işık Basıncı: Nasıl ki duvara fırlatılan bir top basınç uygularsa, tanecik modeline göre taneciklerden oluşan ışıkta düştüğü yüzeye basınç uygular. Işık basıncı dünyada fark edilemeyecek kadar az olmasına rağmen güneşin yüzeyine yakın yerlerde dünyaya göre oldukça fazladır. Işık basıncı aydınlanma ile doğru orantılı olup Radyometre denilen aygıtla ölçülür.

6. Işığın Soğurulması: Işığın vurduğu yüzeyden yansımayıp tutulması olayına soğurulma denir. Koyu renkli cisimler açık renkli cisimlere göre ışığı daha çok tutarlar. Dolayısıyla koyu renkli cisimler açık renkli cisimlere göre daha çok ısınırlar, örneğin; üzerine kül dökülmüş kar, hiçbir şey dökülmemiş kardan daha erken erir. Koyu elbise açık elbiseden daha sıcak olur. Onun için yazlık elbiseler genelde açık renkli olmalarına rağmen kışlık elbiseler biraz daha koyudur. Soğurulma olayı tanecik modeline göre; çekicin çelik bilyeye vurulunca sıçraması, yumuşak demire vurulunca demirin ezilip çekicin sıçramaması şeklinde izah edilir. Çelik bilye beyaz zemin yumuşak demir siyah zemin gibi kabul edilir.

7. Işığın Kırılması; Işığın tanecik modelinin başarı ile açıklandığı olaylardan biridir. Bu modelin olaya uygunluğunu anlamak için açılar

ve indisler arasındaki ilişkiyi kurmak için bir deney sistemi kuralım. Şekildeki kutunun üzerinden V1, hızıyla qü açısı altında yollanan bilyanın, alt yüzeyde V2 hızı ile qa açısı altında hareketi gö[IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.jpg[/IMG]rülmektedir. qü gelme açısı, qa kırılma açısı olarak düşünülürse ışık için bu olay az kırıcı or*tamdan çok kırıcı ortama geçen bir ışını temsil edebilir.

[IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image014.jpg[/IMG]O halde; kutunun üst yüzeyi az kırıcı (hava) alt yüzeyi çok kırıcı (cam) ortamlara eşdeğer sayılabilir. Modelde yapılan çeşitli deneyler, bu açıların sinüsleri arasındaki oranın sabit olduğunu göstermiştir.

Modelin kırılma yasasına uymasına rağmen alt yüzeyde bilyanın da*ha hızlı hareket ettiğine inanıyorsak, V2 > V1 için [IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image016.gif[/IMG] > l sonucuna varılır. Ancak deneysel sonuçlar, kırıcı ortamda hızın daha küçük olduğunu göstermektedir. Ayrıca kırılma yasasındaki bu sabit sayının (l) den küçük olmayacağını da öğrenmiştik. O halde, tanecik modeli hızlar arasındaki ilişkiyi açıklamada başarısızdır.

ÖRNEK:

Işığın havadaki 3.105 km/sn olduğuna göre, kırılma indisi 1,25 olan saydam ortamdaki hızını tanecik modeline göre bulup gerçek değeri ile karşılaştırınız.

ÇÖZÜM:

vH = 3.105 km/sn

nx = 1,25

vx = ?

Tanecik modeline göre;

[IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image018.gif[/IMG] dir. [IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image020.gif[/IMG] = vx = 3,75 . 105 km/sn dir.

Aslında ışık hızı 3.10 km/sn den büyük olamaz. Buna göre ışığın kırılma indisi 1,25 olan ortamdaki hızının gerçek değerini bulursak;

[IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image022.jpg[/IMG]ÇÖZÜM:

Aslında ışık hızı 3.10 km/sn den büyük olamaz. Buna göre ışığın kırılma indisi 1,25 olan ortamdaki hızının gerçek değerini bulursak;

[IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image024.jpg[/IMG]

Sonuç olarak; ışığın kırılma indisi 1,25 olan ortamdaki hızı tanecik modeline göre 3,75.105 km/sn gerçek değeri ise 2,4.105km/sn dir.

Yukarıda izah ettiğimiz olaylarla izah edemeyeceğimiz olayları sıralarsak tanecik modeli; ışığın kırılmasında hızın değerinin bulunmasın da, ışığın saydam ortamlarda aynı anda kırılma ve yansıması, kırınım olayı gibi olayları izah etmede yetersiz kalmıştır. Yani tanecik modeli ile bu olayları izah etmek zordur.

FOTOELEKTRÄ°K OLAYI

Tanım: Işığın :-):-):-):-)l yüzeylerinden elektron sökmesine fotoelektrik olay, sökülen elektronlara ise fotoelektron adı verilir. Fotoelektronların oluşturacağı elektrik akımına ise fotoelektron akımı adı verilir. Fotoe*lektron akımı fotoelektronların sayısı ile doğru orantılıdır. Fotoelektrik olayı aşağıdaki gibi basit bir şekille izah edebiliriz.

[IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image026.jpg[/IMG]

Fotoelektrik olayın deneysel olarak izah edilmesi ise şekildeki gibi*dir.

[IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image028.jpg[/IMG]

[IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image030.jpg[/IMG]Yapılan deneyde çinko levha üzerine düşen ışık levhadan elektronlar koparır. Böylece elektroskoptaki elektron sayısı azalır ve elektroskopun yapraklan kapanmaya başlar. Zaten elektroskopun yapraklarının kapan*dığının izlenmesi elektron kaybetmekle mümkündür. Deneyi mercekle çinko levha arasına cam levha koyarak tekrarlarsak elektroskopun yap*raklarının kapanmadığı görülür. Bu da cam levhanın elektron söken ışığı kestiğinin bir kanıtıdır. Bu ışık görünür ışık olmayıp mor ötesi ışındır. Çünkü cam mor ötesi ışını geçiremez.

Çinko ve benzeri :-):-):-):-)llerden elektron sadece mor ötesi ışınlarla sökülür. Görünür ışığın da elektron sökmesi için alkali :-):-):-):-)ller (sod*yum, potasyum, Lityum … vb.) kullanılır.

Fotosel: özel olarak yapılan ve fotoelekron akımı elde etmeye ya*rayan lambalara fotosel veya fotoelektrik levha adı verilir.Fotosellerde :-):-):-):-)l olarak alkali :-):-):-):-)l kullanılır.

[IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image032.jpg[/IMG]Fotosel lambaların yapısı şekildeki gibi olup

pencereden giren ışık alkali :-):-):-):-)lden elektron söker.

Sö*külen elektronlar (+) uç ta*rafından çekilir.

Böylece dev*reden bir akım geçer ve am*permetre sapar.

Şayet geri*limi artırırsak akım bir mik*tar artar.

Fakat gerilimin belli değerinden sonra alcımın

artışı durur ve sabitleşir. Bu da fotoelektrik akıma

gerili*min belli ölçülerde etkili ol*duğunu gösterir.

Üretecin uçlarına lambanın bağlanış şekli ters çevrilirse bu durumda akım hemen kesilmez. Sökülen elektronlar (-) uç tarafından itilir. Fakat elektronlar belli bir hızla (enerjiyle) geldiklerinden devreyi tamamlarlar. Şayet ters bağlı vaziyette gerilim artırılmaya devam edilirse belli bir değere ulaşılınca akım kesilir, işte akımın kesildiği andaki gerilime (potansi*yel) kesme potansiyel (v,) adı verilir. Fotosel lambada akımın gerili*me bağımlılığı şekildeki gibidir.

[IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image034.jpg[/IMG]

Fotosel lambalar günümüzde banka kasalarındaki alarm sistemle*rinde büyük otellerin kapılarını otomatik olarak açan sistemlerde ve filmlerin kenarlarına kaydedilen sesin tekrar elde edilmesindeki gibi yer*lerde kullanılır.

[IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image036.jpg[/IMG]Fotosel lambalar alarm sistemlerinde şekildeki gibi kullanılır.

Fotosele ışık düştüğünde devreden akım geçer. Böylece A bobini mıknatıslık özelliği kazanarak B çelik şeridini, (paleti) kendine doğru çeker. Bu şekilde zilin çalması önlenir. Fotosele gelen ışık kesilirse akım da kesileceğinden çelik şerit serbest kalır ve C vidasına dokunur ve zil devresinden akım geçer. Böylece zil çalmaya başlar. Bu olay ışığa bağlı olarak devam eder gider.

Yapılan deneyler fotoelektrik olayla ilgili şu sonuçları ortaya çı*karmıştır.

1.Işığın yüzeyden elektron sökebilmesi için dalga boyunun belli bir değerin altında olması gerekir. Dalga boyunun küçülmesi frekansın büyümesi ile mümkündür.

[IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image038.jpg[/IMG]

2. Fotoelektronların sayısı, dolayısıyla fotoelektrik akımı, ışık akısı ile doğru orantılıdır. Işık akısı arttıkça sökülen elektronların sayısı da artar.

3. Işık bir elektronu :-):-):-):-)lden kopardıktan sonra artan enerjisini elektrona kinetik enerji olarak aktarır. Bu kinetik enerji ışığın fre*kansı ile doğru orantılıdır. Frekans arttıkça ışığın enerjisi artacağın*dan fotoelektronların kinetik enerjisi de artar.

Einstein’in Fotoelektrik Denklemi

Bilim adamı Planck’a göre ışık kaynaklarından kuantum veya fo*ton adı verilen tanecikler salınır. Bu tanecikler birer enerji paketleri ÅŸeklinde olduÄŸunu Enstein daha da geliÅŸtirerek fotoelektrik olayını açık*ladı.

[IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image040.jpg[/IMG]Planck’a göre bir ışık kuantumunun enerjisi E = h.f bağıntısı ile bulunur.

Burada h Planck sabiti olup, değeri h=6,62.10"** J.sn di r. ı Diğer bir enerji birimi de elektronvolttur. (eV)

l Elektronvolt (eV): Bir elektronun l voltluk potansiyel farkı al*tında kazandığı enerjidir. leV = 1,6.1019 J ve lJ = 6,25.1018 eV dur.

E = h [IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image042.gif[/IMG] bağıntısında h.c çarpımı sabittir.

h.c = 6,62.10-34 J.sn.3.108m/sn = 19,86.10-26J.m = 12400 eV.A° dur. Böylece E = h [IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image042.gif[/IMG] bağıntısı; E = [IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image044.gif[/IMG]şeklini alır.

Bağlanma (Eşik) Enerjisi: Bir foton yüzeye çarptığı zaman enerji*sini yüzeyin bir tek elektronuna verir ve kendisi kaybolur. Fotonun enerjisinin bir kısmı elektronu sökmek için diğer kalan kısmı ise elekt*rona kinetik enerji kazandırmak için aktarılır. Fotoelektronların yü*zeyden sökülmesi için gerekli en küçük enerjiye bağlanma enerjisi ve eşik enerjisi adı verilir. Bir fotonun enerjisi bağlanma enerjisinden (Eb) az olursa yüzeyden elektron sökemez. örneğin; fotonun enerjisi 5eV, bağlanma enerjisi 6eV ise yüzeyden elektron sökülemez. Fotonun enerjisi 5eV, bağlanma enerjisi 3eV ise fotoelektronların kinetik enerjisi

5eV - 3eV = 2eV olur.

Eşik Frekansı (fc) ve Eşik Dalga boyu (XB): Bir yüzeyden elekt*ron sökebilecek minimum enerjili fotonun frekansına eşik frekansı, dalga boyuna ise eşik dalga boyu adı verilir. Frekansı eşik frekansının altında olan fotonlar elektron sökemezler. Yukarıda da izah ettiğimiz gibi fotonun bağlanma enerjisinden fazla olan enerjisi elektrona ki*netik enerji olarak aktarılır.

[IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image046.jpg[/IMG]Einstein enerjisinin korunumundan giderek E = Eb + Ek denklemi*ni çıkarmıştır. Bu denkleme Einstein’in genel fotoelektrik denklemi denir. (Ek = Kinetik enerji)

Kinetik enerjisi Ek = [IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image048.gif[/IMG] mva olan fotoelektronu kesme potan*siyeli sınırında hareketsiz tutan enerji kinetik enerjiye eşit olup, eVk dir. Buna göre;

Kinetik enerji Ek = [IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image050.gif[/IMG] m[IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image052.gif[/IMG]= eVk, olur.

Genel denklem ise E = EB + eVk şeklini alır.

:-):-):-):-)lin yüzeyinden daha derinlerde sökülen elektronların hızları enerji kaybından dolayı yüzeyden sökülen elektronların hızlarına göre; daha az olur. Çünkü; çarpışmalarla enerji kaybına uğrarlar.

Bir fotoelektronun maximum kinetik enerjisi ile bu fotoelektronu açığa çıka*ran fotonun frekansı arasındaki deÄŸiÅŸimi gösteren grafik ÅŸekil - I deki gibi, bazı :-):-):-):-)llerden sökülen fotoelektronların maksimum kinetik enerjilerinin fotonun, frekansına baÄŸlı deÄŸiÅŸimi de ÅŸekil – II deki gibidir. Åžekil-II deki grafikten de görüldüğü gibi bütün :-):-):-):-)ller için a açısı sabit olup tan a = h dır.

[IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image054.jpg[/IMG] [IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image056.jpg[/IMG]

Dalga Ve Tanecik Modelinin Bugünkü Durumu:

Amerikalı bir fizikçi olan Arthur H.Compton 1923 yılında yaptığı bir deneyle, ışığın tanecikli bir yapıya sahip olduğunu ve fotonların momentumlarının varlığım doğrulamıştır.

Einstein’ın E=mCa kütle-enerji bağıntısına göre, enerjisi E olan bir foton sanki

m = ç2 ye eşit bir kütlesi varmış gibi hareket eder.

Compton olayı da fotoelektrik olay gibi ışığın tanecik (foton) özelliği gösterdiğini doğrulamaktadır. Enerji E=hv ile belli olan fotonun bu enerjisi E = [IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image058.gif[/IMG]olarak da ifade edilmektedir. Burada [IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image060.gif[/IMG] ışınımın dalga boyu olup, ışığın dalga özelliğini gösteren bazı deneylerle öl*çülmektedir.

1924 yılında Fransız fizikçisi Louis de Broglie daha sonra Alman fizikçi Schrödinger ışığın dalga modeli ile tanecik modelini birleştire*rek dalga mekaniğini kurdular.

Louis de Broglie’ye göre her foton E = hv ve P = [IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image062.gif[/IMG] = [IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image064.gif[/IMG] hesaplanabilen bir enerji ve bir momentuma sahiptir.

Işık, foton denilen çok küçük parçacıklar halinde etrafa yayıl*maktadır. Bunların enerji ve momentumları vardır. Fotonlara hareket*leri sırasında bir dalga da eşlik itmektedir. Bu dalganın boyuna "de Broglie dalga boyu" denir.

[IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image060.gif[/IMG] = [IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image066.gif[/IMG] bağıntısıyla hesaplanır.

Louis de Broglie ışık dalgalan için ortaya koyduğu. [IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image067.gif[/IMG] = [IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image066.gif[/IMG] denk*leminin, diğer maddesel taneciklere de uygulanabileceğini gösterdi.

Buna göre; kütlesi m ve hızı olan maddesel bir taneciği dalga boyu, [IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image067.gif[/IMG] = [IMG]file:///D:/DOCUME%7E1/can/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image069.gif[/IMG] olan bir dalga eşlik eder. Bu dalgalara de Broglie dalgaları veya madde dalgaları diyoruz.

Genel anlamda hareket eden her taneciÄŸe bir dalga eÅŸlik eder.

NÜKLEER GÜÇ SANTRALLARININ GENEL TANITIMI

Nükleer Güç Santralları ile Termik Santraller birbirleri ile benzer özellikler taşırlar. Her iki santral tipinde de elde edilen buharın ısıl enerjisi türbinde mekanik enerjiye ve mekanik enerji de dejeneratörlerde elektrik enerjisine dönüştürülerek elektrik üretilir. Bu santraller arasındaki temel fark buharın elde ediliş yöntemidir. Bütün nükleer reaktör tiplerinde bölünmeden açığa çıkan enerji buhar üretiminde kullanır ve bu buhar üretimi doğrudan reaktörün korunda ya da buhar üreteçlerinde yapılır. Bu nedenle nükleer reaktörlerdeki bölünme reaksiyonu termik santrallarda fosil yakıt yakmakla aynı işleve sahiptir. İlk olarak nükleer güç santrallerini tanıtmadan önce bölünme (fisyon) reaksiyonu mekanizmasını anlatmakta yarar vardır.

Nükleer reaksiyonda açığa çıkan enerji, temelde U235 izotopunun ya da herhangi bir bölünmeye yatkın (fisil) izotopun (Pu239, U233) nötronla etkileÅŸmesinden ötürü parçalanması olayı sonucunda açığa çıkan fazlalık baÄŸlanma enerjisidir. Nötronla etkileÅŸen U235 çekirdeÄŸi kararsız hale geçerek, kendisinden daha hafif iki çekirdeÄŸe ayrılır ve bu esnada da ortalama olarak iki nötron açığa çıkarır. Bu reaksiyon sonucu açığa çıkan bölünme enerjisi yaklaşık 200 MeV’dir. Bu enerji buhar üretimi için soÄŸutucuya aktarılır ve açığa çıkan nötronlardan biri bölünmeye yatkın baÅŸka bir izotopu parçalayarak zincirleme reaksiyonuna sebep olur. DiÄŸer nötron ise reaktör içindeki diÄŸer malzemeler tarafından yutulur ya da sistemden kaçar. Nükleer reaktörler bu zincirleme bölünme reaksiyonunun kontrollü olarak yapıldığı sistemlerdir. Bölünme reaksiyonunun önemini anlamak için 1 kg U235 izotopunun yanması sonucu açığa çıkan enerjinin yaklaşık 1.3 milyon kg kömürünkine eÅŸdeÄŸer olduÄŸunu belirtmek yeterli olacaktır.

Bölünme reaksiyonu sonucu açığa çıkan nötronların etkili bir şekilde kullanılabilmesi için bölünmeye yatkın izotoplarla etkileşme olasılıklarını arttırmak gerekir. Bu nedenle bölünme reaksiyonlarından açığa çıkan hızlı nötronlar moderatör adı verilen yavaşlatıcı malzemeler yardımı ile yavaşlatılarak bölünmeye yatkın malzemelerle etkileşim olasılıkları arttırılır. Diğer bir malzeme de yansıtıcı (reflector) dır. Bu malzeme korun etrafına yerleştirilerek nötronların sistemden dışarı kaçma olasılıklarını azaltmak için kullanılır. Moderatör malzemesi aynı zamanda yansıtıcılık işlevini de görebilir.

İlk kontrollü bölünme reaksiyonu 1942 yılında Amerika Birleşik Devletlerinde inşa edilen CPI Reaktöründe gerçekleştirilmiştir. Bu reaktörde yakıt malzemesi olarak doğal uranyum ve moderator olarak grafit kullanılmıştır. İlk nükleer reaktörde olduğu gibi nükleer reaktör tasarımcılarının reaktör yakıtı için seçimleri doğal uranyum (%0.71 U235, %99.27 U238) ya da %3, %4 oranında zenginleştirilmiş uranyumdur. Eğer yakıt doğal uranyum seçilirse moderator olarak grafit ya da ağır su kullanılmalıdır.

Günümüzde, elektrik üretimi için kullanılan santralların büyük bir bölümü Basınçlı Su Reaktörü (PWR), Kaynar Su Reaktörü (BWR), ve Basınçlı Ağır Su Reaktörüdür (PHWR). Bunlardan ilk ikisi, hafif su soÄŸutmalı termal reaktör sınıfına girer, moderator ve reflektör malzemesi olarak da hafif su kullanılır. Üçüncü reaktör tipi ise dünyada ilk olarak Kanada’da elektrik üretimi için kurulan ve soÄŸutucu olarak ağır su kullanan Basınçlı Ağır Su Reaktörüdür.

BASINÇLI SU REAKTÖRÜ (PWR)

Basınçlı su reaktörleri ticari olarak elektrik üretimi için ABD’de kullanılan ilk reaktör tipidir.

Bu tür reaktörlerde korda üretilen enerji birincil devre soğutucu vasıtasıyla kordan çekilir. İkincil devrede buhar üreteçlerinden alınan buhar türbinlerinde genişletilerek jeneratörde elektrik üretilir.

Birincil devre basıncı, soğutucu suyun kaynamasını engellemek için, 15-16 MPa civarındadır. Soğutucunun kora giriş sıcaklığı 290-300 C, çıkış sıcaklığı ise 320-330 C civarındadır. Reaktör korundan çıkan soğutucu türbinlerde kullanılan buharın üretimi için buhar üreteçlerine gönderilir. Reaktörlerin birincil soğutucu devreleri iki, üç ya da dört tane benzer döngüden oluşur. Her bir döngüde bir buhar üretici, bir reaktör soğutucu pompası ve bağlantı boruları bulunur. Ayrıca reaktör basıncını kontrol edebilmek için bir basınçlayıcı bu döngülerden biri üzerinde bulunur.

Yakıt içinde fisyondan açığa çıkan nötronlar soğutucuda yavaşlatılarak zincirleme fisyon reaksiyonunu sağlarlar. Aynı anda açığa çıkan kinetik enerjinin büyük bir kısmı yakıt içinde ısıl enerjiye dönüşür ve bu enerji ısı iletimi ile soğutucuya aktarılır, bir kısmı ise hızlı nötronlar tarafından moderasyon anında moderator vazifesi de gören soğutucuya aktarılmıştır.

Reaktör koru dayanıklı bir çelikten yapılmış silindirik bir basınç kabı içerisinde yerleştirilmiştir. Basınç kabı bu tip reaktörlerin ömrünü kısıtlayan en önemli bileşendir.

Hemen hemen bütün reaktör tiplerinde reaktör basınç kabı ve soğutucu sistemleri koruma kabı adı verilen çelik bir kabuğun içindedir. Bu çelik kabuk betondan yapılmış ikinci bir koruyucu yapının içerisinde yer alır. Bu sistem dış etkilerden reaktör sistemini korumak ya da reaktörden bir kazadan dolayı açığa çıkabilecek radyasyonun çevreye sızmasını önlemek için tasarlanmıştır.

KAYNAR SU REAKTÖRÜ (BWR)

Kaynar su reaktörü dünyada basınçlı su reaktöründen sonra en yaygın olarak kullanılan reaktör tipidir.

Kaynar su reaktörleri (BWR) birçok yönden PWR reaktörüne benzemekle birlikte, temel fark reaktör koru içinde kaynama olayına izin verilmesidir.

BWR tipi reaktörlerin diğer hafif sulu reaktörlere göre üstünlüğü reaktör koru içinde doğrudan elde edilen buharın türbinlere gönderilmesidir. Bu nedenden dolayı BWR reaktörleri doğrudan çevrim ile çalışır.

Basıncın PWR tipi reaktörlere göre daha düşük olması nedeniyle (7 MPa) basınç kabı et kalınlığı daha düşüktür.

BASINÇLI AĞIR SU REAKTÖRÜ (PHWR)

Basınçlı Ağır Su Reaktörleri, Basınçlı Su Reaktörleri ile benzer özellikler taşırlar. Ağır su reaktörü olarak adlandırılmalarının nedeni moderator ve soÄŸutucu için ağır su (D20) kullanmalarıdır. Bu tür reaktörlerin en yaygın olarak kullanıldığı ülke Kanada’dır. Kanadalılar son 40 yılda CANDU (CANada Deuterium Uranium) adını verdikleri Kanada reaktörünü tasarlayıp geliÅŸtirerek Basınçlı Ağır Su Reaktörü teknolojisinde lider olmuÅŸtur.

CANDU reaktörlerinde yakıt olarak doğal uranyum kullanıldığı için zenginleştirme tesislerine ihtiyaç yoktur. Düşük basınçta moderator, ağır su (D20) ve yatay silindir şeklinde bir reaktör kabı vardır. Reaktör kabının içinde yatay şekilde geçen 380 adet yakıt kanalı bulunur. Yakıt kanalları doğal uranyum yakıt ve ağır su soğutucusundan oluşur. Yakıt kanalındaki yakıt elemanları basınç tüpü içindedir.

Evlerimizde aydınlatmada kullandığımız ampulün yanması için anahtarı kapatmamız gerekir. Anahtar kapalı olunca devre tamamlanır. Elektronların hareketi sonunda ampul ışık verir. Her maddenin iletkenleri birbirinden farklıdır. Elektronların hareketleri sırasında iletkenin atomları elektronlara karşı direnç gösterir. Bu dirençten dolayı iletken tel ısınır. Isınan tel, akkor haline gelerek ışık saçmaya başlar. Ampullerin yapılışında elektriğin ısı etkisinden yararlanma esası göz önüne alınmıştır.

Deney: Elektrik devresine bağlı bir ampulün ışık vermesi

Amaç: Ampulün nasıl ışık verdiğini vermek.

Araç ve Gereçler:

- Duylar ve ampuller. (2.2 volt – 3 adet)

- Anahtarlar

- Pil (2 x 1,5 V)

- Bağlantı Kabloları

Ampul Nasıl Yanar?

Anahtar kapalı olunca devre tamamlanır. İletkenden geçen elektronlar ampulün içindeki erime noktası ve direnci çok büyük olan tungstenden yapılmış ince iletkenden geçerken tel çok çabuk ısınarak akkor hale gelerek çevreye ışık saçar. Ampul, içindeki tel çok yüksek sıcaklığa ulaştığında oksijenle reaksiyona girmemesi ve daha dayanıklı olması için oksijensiz veya yanmayan gazlarla doldurulur. Örneğin; argon gazı gibi.

Deneyin Yapılışı ve Sonucu:

Şekildeki düzenek kurulur.

1. ve 2. ampuller birbirlerine seri , 3. ampule paralel bağlıdırlar.

A anahtarı kapalıyken, b anahtarı açıkken 1. ve 2. ampuller yanar.

B anahtarı kaplıyken, a anahtarı açıkken 3. ampul yanar.

Her iki anahtarda kaplıyken, bütün ampuller yanar; fakat 3. ampul daha parlak yanar.

Bunun nedeni 1 ve 2’nin birbirine seri baÄŸlı olmasıdır. 1 ve 2 birbirine paralel baÄŸlı olsalardı, bütün ampuller eÅŸit parlaklıkta yanarlardı

fizik için her eve lazım bir kaynak hem de türkçe.

http://rapidshare.com/files/250065/fizik.rar

emeğe saygı arkadaşlar.

Bir kuvvetin döndürücü etkisine moment denir.

Moment=kuvvet × kuvvet kolu =F.d (Kuvvetin yarıçap vektörüne dik olan bileşeni alınır)

birimi: N.m

Moment vektörel bir büyüklüktür. Dolayısıyla moment vektörünün bir yönü vardır. Bu yön sağ el kuralı ile bulunur.

Dört parmak bitişik ve baş parmak bunlara dik olacak şekilde açılır. Avuç içi moment merkezine bakarken dört parmak kuvvet yönünde olacak şekilde sağ el yerleştirildiğinde yana açılan baş parmak moment vektörünün yönünü gösterir.

M=F×d

DENGE: Bir cisim dengede ise, ya sabit hızlı düzgün doğrusal hareket yapıyor, ya bir eksen etrafında sabit hızla dönüyor, yada duruyor demektir. Bunun için;

1. Cisme etkiyen net kuvvet(bileşke kuvvet) sıfır olmalıdır.

ΣF=0

2. Cisme etkiyen kuvvetlerin bir noktaya veya bir eksene göre momentleri toplamı sıfır olmalıdır.

Στ=0

FÄ°ZÄ°K NEDÄ°R?

Madde ve madde bileşenlerini inceleyen, aynı zamanda bunların etkileşimlerini açıklamaya çalışan bir bilim dalıdır. Fizik genellikle cansız varlıklarla uğraşan, fakat çok zaman canlılarla ilgilenen bilimlere de yardımcı olan bir bilim kolu olaraktan anılır.

Fizik kelimesi yunanca ”DoÄŸa” anlamına gelen terimlerden kaynaklanmaktadır. Bu nedenle yakın zamana kadar fiziÄŸe ”DoÄŸa felsefesi” gözüyle bakılıştır. Astronomi, Kimya, Biyoloji, Jeoloji,…..v.s. de birer doÄŸa bilimi olmalarına raÄŸmen, fiziÄŸin en temel doÄŸa bilimi ve aynı zamanda bu doÄŸa bilimlerinin en önemli yardımcıları olduÄŸu gerçektir. DiÄŸer taraftan Tıp, Mühendislik…v.s. gibi uygulamalı bilimlerde çok kullanılan ve bazılarının temelini oluÅŸturan Fizik, ilk bakışta hiç ilgisi olmadığı düşünülen arkeoloji, psikoloji, tarih…v.s. konularında da önemli bir yardımcıdır. Ancak konusu bakımından FiziÄŸe en yakın, hatta Fizikle içiçe olan bilim öncelikle kimyadır.

O halde Fizik hemen hemen tüm bilimlerin gelişmesine yardımcı olmakta ve bir çok konuda onlarla iş birliği yapmaktadır. Bu işbirliğinden şüphesiz Fizikte yararlanmakta ve gelişmektedir. Fiziğin en yakın yardımcısı ise Matematiktir. Matematik bilimi kısaca Fiziğin dilidir.

Temel doÄŸa bilimi olan Fizik, evrenin sırlarını, madde yapısını ve bunların arasındaki etkileÅŸimlerini açıklamaya çalışırken FiziÄŸin baÅŸlıca iki metodu vardır; bunlar gözlem ve deneydir. DoÄŸa olaylarının çeÅŸitli duyu organlarını etkilemeleri sonucu Fizikte çeÅŸitli kolların geliÅŸmesi saÄŸlanmıştır. Bu sebeple görme duyusunu uyandıran ışıkla beraber FiziÄŸin bir kolu olan optik geliÅŸmiÅŸtir. Aynı ÅŸekilde iÅŸitme ile akustik, sıcak soÄŸuk duygusu ile termodinamik…v.s. fizik konuları ortaya çıkmıştır.Bunların yanı sıra elektromagnetima gibi doÄŸrudan duyu organlarını etkilemeyen kolların da geliÅŸmiÅŸtir. FiziÄŸin 19. yüzyılın sonuna kadar geçirdiÄŸi aÅŸamalarda geçirdiÄŸi aÅŸamalarda her ne kadar mekanik temel ise de, birbirinden bağımsız olarak incelenen Fizik konuları klasik fizik altında toplanabilir. 20. yüzyılın başından itibaren klasik fizik kurallarından daha deÄŸiÅŸik, ancak çok daha mantıklı ve mükemmel sonuçlar elde edilmiÅŸtir. Bu tür modellerle olayı açıklayan Fizik kolları ise Modern Fizik adı altında toplanmıştır. Fizik eÄŸitimi bugünde gerçeÄŸe çok yakın sonuçlar veren Klasik Fizikle baÅŸlamaktadır.