Teknoloji Haberleri
Aşağı Git
Tüm Forumlar
Eğitim ve Sınavlar
TYT / AYT / YDT
LYS ÖNCESİ TÜM FİZİK FORMÜLLERİ (Modern fizik geldi)
Bu konudaki kullanıcılar: 1 misafir, 1 mobil kullanıcı
77
Cevap 130186
Tıklama 35
Öne Çıkarma
Cevap 130186
Tıklama 35
Öne Çıkarma
-
Cevap: LYS ÖNCESİ TÜM FİZİK FORMÜLLERİ (Modern fizik geldi) (3. sayfa)
Arkadaşlar bu da çok güzel bir video (Evrenin Ucuna Yolculuk) biraz uzun ama çok güzel bir belgesel  Videoyu izlemek için tıklayınız |
bunu küçükken izleseydim her şey çok daha farklı olabilirdi.  |
Bu mesaja 1 cevap geldi.
Bu mesajda bahsedilenler: @kralYD
  bu arada sizin izlediğiniz fizikle ilgili belgesel türü videolar varsa paylaşın ders çalışmayı bırakır izlerim  |
Bu mesaja 1 cevap geldi.
|
Arkadaşlar şimdi izlemeseniz bile boş vaktinizde mutlaka izleyin derim bu ikisinide Videoyu izlemek için tıklayınız [DHTUBE=http://www.youtube.com/watch?v=l9BNBYhpejY#!] |
Bu mesaja 1 cevap geldi.
|
Atom Modelleri (okumanızda fayda var bu sene soru bekliyorum ) Thomson Atom Modeli, 1902, üzümlü kek şeklindeki atom modeli Thomson atom altı parçacıklar üzerinde çalışmalar yaparken icat ettiği katot tüpü yardımıyla 1887 yılında elektronu keşfinden sonra kendi atom modelini ortaya attı. Thomson’a göre Atom dışı tamamen pozitif yüklü bir küre olup ve negatif yüklü olan elektronlar ise kek içerisindeki gömülü üzümler gibi bu küre içerisine gömülmüş hâldedir. Rutherford Atom Modeli, 1911, güneş sistemine benzeyen atom modeli Thomson’m modeline pek inanmayan Rutherford ünlü alfa saçılması deneyi ile kimya tarihine nükleer atom kavramım sokarak yeni çığır açmıştır. İnce altın levhayı radyoaktif atomların yayınladıkları alfa ışınlarıyla bombardımana tabii tutan Lord Ernest Rutherford gözlemlerine ve deneylerinin sonuçlarına dayanarak, atomun Thomson tarafından hayâl edilmiş “fon statik topluluk olamayacağına hükmetti. Ve atomun yapısını, topta gezegenlerin Güneş’in etrafında gravitasyon kuvvetinin etkisiyle dolandıkları gibi gibi elektronlum da pozitif yüklü bir çekirdeğin etrafında elektriksel çekim kuvvetinin etkisi alanda dolanmakta olduğu dinamik bir model olarak açıkladı. Bohr Atom Modeli, 1913, kuvantum teorisinin sahneye çıkışı Rutherford atom modeli üzerinde kafa yoran Danimarkalı fizikçi Niels Bohr, klasik fizik gereği çekirdeğin etrafında dolanan elektronların ivmeli hareketlerinden dolayı, enerji kaybederek çekirdeğe düşmeleri gerektiğini düşündü. Ama hiç de böyle olmamakta ve atom kararlılığını muhafaza etmektedir. Bohr atomun bu karalılığını; 1. Elektron hareketlerinin ancak belirli yörüngeler (enerji seviyeleri) üzerinde mümkün olmasıyla, 2. Elektronun, bir yörüngeden bir başkasına geçişini ise belirli bir miktarda (bir kuvantum miktarında) bir enerji kazanmasına (ya da kaybetmesine) bağlı olduğuna, ve 3. Bir atomda, elektronların daha da alana düşmeyecekleri bir en alt enerji düzeyinin var olmasıyla açıklamaktadır. De Broglie’un Atom Modeli, 1923, Broglie’un dalga modeli Bohr’n atom modeli elektronların yörüngeler arası geçişlerin mümkün kılan “enerji (kuvantum) sıçramaları” açıklamakta yetersiz kalmaktaydı. Bunun çözümü Fransız fizikçisi Prens Victor De Broglie tarafından teklif edildi. De Broglie bilinen bazı taneciklerin uygun koşullar altında tıpkı elektromanyetik radyasyonlar gibi, bazen de elektromanyetik radyasyonların uygun şartlarda tıpkı birer tanecik gibi davranabileceklerini düşünerek elektronlara bir “sanal dalga”nın eşlik ettiği öne sürerek bir model teklif etti. Bu modele göre farklı elektron yörüngelerini çekirdeğin etrafında kapalı dalga halkaları oluşturmaktaydılar. Born’un Atom Modeli, 1927 olasılık kavramına dayanan atom modeli Almanya’lı kuramsal bir fizikçi olan Born Heisenberg’in belirsizlik ilke katlamakla beraber bir takım olasılık ve istatistiki hesaplar neticesinde bir elektronun uzaydaki yerini yaklaşık olarak hesap etmenin mümkün olabileceğini öne sürdü. Born Schrödinger’in dalga denklemini olasılık açısından yorumlayarak dalga mekaniği ile kuvantum teorisi arasında bir bağıntı kurdu. Böylece elektronun uzayın bir noktasında bulunması ihtimalinin hesaplanabileceğini göstermiş oldu. 1.1. ATOM MODELLERİ Bugün bildiğimiz atom bilgisi, teorik ve deneysel konularda yıllardır sürekli yapılan çalışmaların bütünüdür. Çalışmalar sonucunda atomun var-im ı kesin bilgi hâlini aldıktan sonra, onları daha yakından tanımak, özelikleri ile ilgili araştırma ve incelemeler yapmak için modeller tasarlanmaya başlanmıştır. Model, bir konu ya da olayın anlaşılmasını kolaylaştırmak amacıyla tasarlanır, ancak olayın gerçek niteliğini belirtmez. Atom modelleri; ilim adamları tarafından hayal edilmiş tablolardan ibarettir. Bunlar atomu doğrudan doğruya gözlemleyerek yapılan tasanlar Değildir. En sade atom modelinde atomlar, içi dolu esnek küre olarak kail edilir. Şimdi atom modellerini inceleyelim. 1.1.1. DALTON ATOM MODELİ Sabit oranlar kanunu ve katlı oranlar kanunu olarak gördüğümüz bileşik-i terdeki kütlesel ilişkilere bakarak 1803 yılında John Dalton, maddelerin çok çok küçük yapı taşlarının topluluğu halinde bulunduğu, fikrini ileri sürdü. Dalton atom teorisi olarak ortaya konulan temel özellikler şunlardır; 1. Maddelerin özelliklerini gösteren birim parçacıklar atomlar veya atom gruplarıdır. 2. Aynı cins elementlerin atomları birbirleriyle tamamen aynıdır. 3. Atomlar içi dolu kürelerdir. 4. Farklı cins atomlar farklı kütlelidir. 5. Maddenin en küçük yapıtaşı atomdur. Atomlar parçalanamaz. 6. Atomlar belli sayılarda birleşerek molekülleri oluştururlar. Örneğin, 1 atom X ile l atom Y’den XY, l atom X ile 2 atom Y den XY2 bileşiği oluşur. Oluşan bileşikler ise standart özellikteki moleküller topluluğudur. Atomla ilgili günümüzdeki bilgiler dikkate alındığında Dalton atom modelindeki eksikliklere ek olarak üç önemli yanlış hemen fark edilir. 1. Atomlar, içi dolu küreler değildir. Boşluklu yapıdadırlar. 2. Aynı cins elementlerin atomları tam olarak aynı değildir. Kütleleri farklı (İzotop) olanları vardır. 3. Maddelerin en küçük parçasının atom olduğu ve atomların parçalanamaz olduğu doğru değildir. Radyoaktif olaylarda atomlar parçalanarak daha farklı kimyasal özellikte başka atomlara ayrışabilir; proton, nötron, elektron gibi parçacıklar saçabilirler. 1.1.2. THOMSON ATOM MODELİ Dalton atom modelinde (-) yüklü elektronlardan ve (+) yüklü protonlardan söz edilmemişti. Yapılan deneyler yardımıyla, katot ışınlarından elektronun, kanal ışınlarından protonun varlığı ortaya konulmuştu. Bu bilgiler ışığında Thomson’un atomla İlgili fikirlerini aşağıdaki şekilde özetleyebiliriz. 1. Protonlar ve nötronlar yüklü parçacıklardır. Bunlar yük bakımından eşit, işaretçe zıttırlar. Proton + 1 birim yüke; elektron ise -l birim yüke eşittir. 2. Nötr bir atomda proton sayısı elektron sayısına eşit olduğundan yükler toplamı sıfırdır. 3. Atom yarıçapı 10-8 cm olan bir küre şeklindedir. Söz konusu küre içerisinde proton ve elektronlar atomda rast gele yerlerde bulunurlar. Elektronun küre içindeki dağılımı üzümün kek içindeki dağılımına benzer. 4. Elektronların kütlesi ihmal edilebilecek kadar küçüktür. Bu nedenle atomun ağırlığını büyük ölçüde protonlar teşkil eder. Nötron denilen parçacıklardan bahsedilmemesi Thomson Atom teorisinin eksiklerinden biridir. Proton ve elektronların atomda rastgele yerlere bulunduğu İddiası ise teorinin hatalı yönüdür. 1.1.3. RUTHERFORD ATOM MODELİ Atomun yapısının açıklanması hakkında,önemli katkıda bulunanlardan birisi de Ernest Rutherford (Örnıst Radırford) olarak bilinir. Rutherford’dan önce Thomson atom modeli geçerliydi. Bu modele göre, atom küre şeklindedir. Ve küre içerisinde proton ve elektronlar bulunmaktadır. Acaba bu proton ve elektronlar atom içerisinde belirli bir düzene mi, yoksa rastgele bir dağılım içerisinde mi bulunuyorlar? Bu sorunun cevabı daha bulunamamıştı. Rutherford bu sorunun cevabı ve Thomson atom modelinin doğruluk derecesini anlamak için yaptığı alfa (a) parçacıkları deneyi sonucunda bir model geliştirmiştir. Polonyum ve radyum bir a-ışını kaynağıdır. Rutherford, bir radyoaktif kaynaktan çıkan a-taneciklerini bir demet hâlinde iğne ucu büyüklüğündeki yarıktan geçirdikten sonra, kalınlığı 10-4 cm kadar olan ve arkasında çinko sülfür (ZnS) sürülmüş bir ekran bulunan altın levha üzerine gönderdi. Altın levhayı geçip ekran üzerine düşen a – parçacıkları ekrana sürülen ZnS üzerinde ışıldama yaparlar. Böylece metal levhayı geçen a – parçacıklarını sayma imkanı elde edilir. Rutherford, yaptığı deneylerde metal levha üzerine gönderilen a- parçacıklarının % 99,99 kadarının ya hiç yollarında sapmadan ya da yollarından çok az saparak metal levhadan geçtiklerini, fakat çok az bir kısmının ise metale çarptıktan sonra büyük bîr açı yaparak geri döndüklerini gördü. Rutherford daha sonra deneyi altın levha yerine, kurşun, bakır ve platin metallerle tekrarladığında aynı sonucu gördü. Kinetik enerjisi çok yüksek olan ve çok hızlı olarak bir kaynaktan çıkan a – parçacıklarının geriye dönmesi için; 1. Metal levhada pozitif kısmın olması, 2. Bu pozitif yüklü kısmın kütlesinin (daha doğrusu yoğunluğunun) çok büyük olması gerekir. Bu düşünceden hareketle Rutherford, yaptığı bu deneyden şu sonuçlan çıkardı. Eğer, a tanecikleri atom içerisindeki bir elektrona çarpsaydı, kinetik enerjileri büyük olduğu için elektronu yerinden sökerek yoluna devam edebilirlerdi. Ayrıca, a – taneciği pozitif, elektron negatif olduğundan geriye dönüş söz konusu olmaması gerekirdi. Bu düşünceyle hareket eden Rutherford, metale çarparak geriye dönen alfa parçacıklarının sayısı metal levhadan geçenlere oranla çok küçük olduğundan; atom İçerisinde pozitif yüklü ve kütlesi büyük olan bu kısmın hacmi, toplam atom hacmine oranla çok çok küçük olması gerektiğini düşünerek, bu pozitif yüklü kısma çekirdek dedi. Rutherford, atomun kütlesinin yaklaşık olarak çekirdeğin kütlesine eşit olduğunu ve elektronlarında çekirdek etrafındaki yörüngelerde döndüğünü ileri sürmüştür. Buna göre, Rutherford atomu güneş sistemine benzetmiş oluyordu. Rutherford atom modelini ortaya koyduğunda nötronların varlığı daha bilinmiyordu. Günümüzde ise «çekirdeğin proton ve nötronlar içerdiği ve bunların çekirdeğin kütlesini oluşturduklarına inanılmaktadır. Rutherford’un ortaya koyduğu atom modelinin boyutlarını da anlamak önemlidir. Bunu şu şekilde ifade edebiliriz. Eğer, bir atomun çekirdeği bir tenis topu büyüklüğünde olsaydı, bu atom büyük bir stadyum büyüklüğünde olurdu. He atomu 2 proton, 2 nötron ve 2 elektrondan oluşur. Bir He atomunun 2 elektronu tamamen uzaklaştırılırsa geriye +2 yüklü helyum iyonu (He+2) kalır. Bu iyona alfa (a) parçacığı (alfa ışını) denir. Bir atomu a – taneciği ile incelemek, bir şeftaliyi uzun bir iğne ile incelemeye benzer, iğnenin şeftalinin ortasında sert bir şeye çarptığını tespit ederek şeftali çekirdeğinin varlığını ve büyüklüğünü onu hiç görmeden anlamak mümkündür. Bu arada şeftali ile çekirdeğinin büyüklüğü ve atom ile çekirdeğinin büyüklüğünün aynı oranda olamayacağı unutulmamalıdır. 1.1.4. Bohr Atom Teorisi Buraya kadar anlatılan atom modellerinde, atomun çekirdeğinde, (+) yüklü proton ve yüksüz nötronların bulunduğu, çekirdeğin etrafında dairesel yörüngelerde elektronların dolaştığı ifade edildi. Bu elektronların çekirdek etrafında nasıl bir yörüngede dolaştığı, hız ve momentumlarının ne olduğu ile ilgili bir netice ortaya konmadı. Bohr ise atom teorisinde elektronların hareketini bu noktadan inceledi. 1913 yılında Neils Bohr, hidrojen atomunun spektrum çizgilerini ve Planck’ın kuvantum kuramını kullanarak Bohr kuramını ileri sürdü. Bu bilgiler ışığında Bohr postulatları şöyle özetlenebilir. 1. Bir atomdaki elektronlar çekirdekten belli uzaklıkta ve kararlı hâllerde hareket ederler. Her kararlı hâlin sabit bir enerjisi vardır. 2. Her hangi bir kararlı enerji seviyesinde elektron dairesel bir yörüngede (orbitalde) hareket eder. Bu yörüngelere enerji düzeyleri veya kabukları denir. 3. Elektron kararlı hâllerden birinde bulunurken atom ışık (radyasyon) yayınlamaz. Ancak, yüksek enerji düzeyinden daha düşük enerji düzeyine geçtiğinde, seviyeler arasındaki enerji farkına eşit bir ışık kuantı yayınlar. Burada E = h-i) bağıntısı geçerlidir. 4. Elektron hareketinin mümkün olduğu kararlı seviyeler, K, L, M, N, O gibi harflerle veya en düşük enerji düzeyi l olmak üzere, her enerji düzeyi pozitif bir tam sayı ile belirlenir ve genel olarak “n” İle gösterilir, (n: 1,2,3 …..¥) Bugünkü bilgilerimize göre; Bohr kuramının, elektronların dairesel yörüngelerde hareket ettikleri, ifadesi yanlıştır. Bohr atom modeli, hidrojen atomunun davranışını çok iyi açıkladığından ve basit olduğundan önce büyük ilgi gördü. Ancak, bu model çok elektronlu atomların davranışlarını (atomların spektrumlarını, atom çekirdeğinin bir elektronunu yakalayarak başka atom çekirdeğine dönüşünü) açıklayamadığından yaklaşık 12 yıl kadar geçerli kaldı. Daha sonra yerini modern atom teorisine bıraktı. Bohr’a göre, elektronlar çekirdekten belirli uzaklıklarda dairesel yörüngeler izlerler. Çekirdeğe en yakın yörüngede bulunan (n = 1) K tabakası en düşük enerjilidir. Çekirdekten uzaklaştıkça tabakanın yarıçapı ve o kabukta bulunan elektronun enerjisi artar. Elektron çekirdekten sonsuz uzaklıkta iken (n @ ¥) elektronla çekirdek arasında, çekim kuvveti bulunmaz. Bu durumda elektronun potansiyel enerjisi sıfırdır. Elektron atomdan uzaklaşmış olur. Bu olaya iyonlaşma denir. Elektron çekirdeğe yaklaştıkça çekme kuvveti oluşacağından, elektronun bir potansiyel enerjisi olur. Elektron çekirdeğe yaklaştıkça atom kararlı hâle doğru gelir, potansiyel enerjisi azalır. Buna göre, elektronun her enerji düzeyindeki potansiyel enerjisi sıfırdan küçük olur. Yani negatif olur. Bohr hidrojen atomunda çekirdeğe en yakın enerji düzeyinde (K yörüngesi) bulunan elektronun enerjisini -313,6 kkal/mol olarak bulmuştur. .... 1.1.5. MODERN ATOM MODELİ Bohr, elektronu, hareket hâlinde yüklü tanecik olarak kabul edip, bir hidrojen atomundaki elektronun sadece bazı belirli enerjilere sahip olacağını varsayarak teorisini ortaya atmıştı. Bu teori, hidrojen gibi tek elektronlu He+, Li+2 iyonlara da uymasına rağmen çok elektronlu atomların, ayrıntılı spektrumlarının, kimyasal özelliklerinin açıklanmasına uymamaktadır. Yine de, modern atom modelinin gelişmesinde bir basamak teşkil etmiştir. Modern atom modeli, dalga mekaniğindeki gelişmelerin elektronun hareketine uygulanmasına dayanmaktadır. Bu modelin öncüleri Lois de Broglie , Heisenberg ve Schrödinger gibi bilim adamlarıdır. 1924 yılında Louis de Broglie, ışık ve maddenin yapısını dikkate alarak, küçük tanecikler bazen dalgaya benzer özellikler gösterebilirler, şeklindeki hipotezini ortaya attı. 1927 yılında de Broglie’nin hipotezi elektron demetlerinin bir kristal tarafından, X-ışınlarına benzer biçimde saptırılması ve dağıtılması deneyi İle ispatlandı. 1920′li yıllarda Werner Heisenberg, atomlardan küçük taneciklerin davranışlarını belirlemek için ışığın etkisini inceledi. Bunun sonucunda Heisenberg belirsizlik ilkesi olarak anılan şu neticeyi çıkardı. “Bir taneciğin nerede olduğu kesin olarak biliniyorsa, aynı anda taneciğin nereden geldiği veya nereye gittiğini kesin olarak bilemeyiz. Benzer şekilde, taneciğin nasıl hareket ettiğini biliyorsak onun yerini kesin olarak bilemeyiz.” Buna göre, elektronun herhangi bir andaki yeri ve hızı aynı zamanda kesin olarak bilinemez. Bir taneciğin yerini ve hızını ölçebilmek için, o taneciği görmek gerekir. Taneciğin görünmesi de taneciğe ışık dalgası göndermek ile olur. Elektron gibi küçük tanecikleri tespit etmek için düşürülen uygun dalga boyundaki ışık, elektronun yerini ve hızını değiştirir. Bu yüzden, aynı anda elektronun yeri ve hızı ölçülemez. Bu nedenle de elektronların çekirdek etrafında belirli dairesel yörüngeler izledikleri söylenemez. Yörünge yerine elektronun (ya da elektronların) çekirdek etrafında bulunma olasılığından söz etmek gerekir. Modern atom modeli, atom yapısı ve davranışlarını diğer atom modellerine göre, daha iyi açıklamaktadır. Bu model, atom çekirdeği etrafındaki elektronların bulunma olasılığını kuvantum sayılan ve orbitaller ile açıklar, kuvantum sayıları, bir atomdaki elektronların enerji düzeylerini belirten tam sayılardır. Orbitaller ise elektronun çekirdek etrafında bulunabilecekleri bölgelerdir. Elektron tanecik olarak düşünüldüğünde; orbital, atom içerisinde elektronun bulunma olasılığı en yüksek olan bölgeyi simgeler. Elektron maddesel bir dalga olarak düşünüldüğünde ise, orbital, elektron yük yoğunluğunun en yüksek olduğu bölgeyi simgeler. Yani, elektron tanecik olarak kabul edildiğinde elektronun belirli bir noktada bulunma olasılığından, dalga olarak kabul edildiğinde ise elektron yük yoğunluğundan söz edilir. Atomlar için kısa notlar Atomların büyük bölümünü boşluğun oluşturduğu ve etrafımızda algıladığımız yoğunluğun bir yanılsama olduğu oldukça çarpıcıdır.İki cisim bir araya geldiği zaman aslında birbirine çarpmaz.Örneğin iki bilardo topunun negatif elektrik yüklü alanları birbirini iter.Bir sandalye üzerine oturduğumuzda,aslında sandalyenin hemen üzerinde santimetrenin yüzmilyonda biri kadar yükseklikte asılı kalırız.Zira bizim elektronlarımız ile sandalyenin elektronları,yakın bir temasa karşı koyarlar. * Bir atomun ne kadar küçük olduğunu anlamanız için hayal gücünüzü çalıştırmanız gerekir.Yarım milyon atom yanyana dizilse bile kolumuzdaki bir tüyün arkasına gizlenebilirler. Elimizde küçük bir anahtar olduğunu düşünelim.Bu anahtarın içindeki atomları görmek için anahtarı Dünya’nın boyutlarına getirmemiz gerekecektir.O zaman anahtarın içindeki her bir atom bir kiraz büyüklüğüne ulaşır. Tek bir tuz tanesinin tüm atomlarını saymak isteyelim.Saniyede bir milyar tane sayacak kadar hızlı olduğumuzu da varsayalım.Bu ufacık tuz tanesi içindeki atom sayısını tam olarak tesbit edebilmek için beşyüz yıldan fazla bir zamana ihtiyacımız olacaktır. * Bir de olaya şöyle bakalım:Elinize bir cetvel alın.İki rakam arasındaki ince çizgiler milimetredir.Bir milimetre hemen hemen şu uzunlukta bir çizgidir:- Şimdi bu çizgiyi bin tane eşit parçaya böldüğünüzü hayal edin.Bu bin tane parçadan her birine mikron denir.Terliksi hayvan dediğimiz bir mikroorganizma, iki mikron enindedir.Yani bu yaratık gerçekten çok küçüktür,ama bir atoma göre inanılmaz oranda büyüktür.Bir damla su düşünün.Bu damla içinde yüzen bir adet terliksi hayvanı çıplak gözle görmek istiyorsunuz.O zaman ,damlayı, çapı 12 metreye gelecek kadar büyütmek zorundasınız.Çapı 12 metre olan bir su damlası herhalde küçük bir şey sayılmaz. Gene bu ufacık bir su damlasındaki atomları görmek istiyorsunuz.O zaman damlanın çapı ne olur dersiniz?Tam 24 kilometre. * Çekirdeğin yarıçapı,atomun yarıçapının onbinde biri kadardır.Hacmı ise, atomun hacmının 10 milyarda biri eder. Elimizdeki anahtarı Dünya boyutlarına getirdiğimizde ortaya çıkan kiraz büyüklüğündeki atomların içinde çekirdeği arayalım.Böyle bir ölçekte bile çok daha küçük olan çekirdeği gözlemleme olanağımız kesinlikle yoktur.Yeniden ölçü değiştirmek gerekecektir. Atomumuzu temsil eden kiraz yeniden büyüyüp iki yüz metre yüksekliğinde bir top olmalıdır.Bu boyuta karşın atomumun çekirdeği yine de çok küçük bir toz tanesinden daha iri bir duruma gelmeyecektir. Atomu bir küre şeklinde kabul ederek bu küreyi tamamen çekirdekle doldurmak istediğimiz takdirde bu iş için 1.000.000.000.000.000 atom çekirdeği gerekecektir. Boyutları atomun 10 milyarda biri olmasına rağmen, çekirdeğin kütlesi atomun kütlesinin % 99.95′ini oluşturmaktadır.Çekirdek,kütlenin hemen hemen tamamını oluştururken,nasıl olur da pek bir yer kaplamaz? Atomun kütlesini oluşturan yoğunluk tüm atoma eşit olarak dağılmamıştır,yani atomun bütün kütlesi atomun çekirdeğinde birikmiştir.Bu olay,tıpkı 10 milyar metrekarelik bir eve,evin tüm eşyasını1 metrekarelik bir odada toplamaya benzer. Bir atomun çok büyük bir bölümü boşluktan oluşmaktadir.Çekirdekle elektronlar arasında başka hiçbir şey yoktur. Bu mikroskobik büyüklük,atom ölçeğine göre çok geniştir.Çapı 1 cm. olan küçük bir bilya, çekirdeğe en yakın elektronu temsil ederse, çekirdek bu bilyadan 1 km. ötede bulunacaktır.Eğer bir oksijen çekirdeğinin protonunu masanın üstünde duran bir toplu iğnenin başı gibi düşünürsem, o zaman, çevresinde dönen elektron Hollanda, Almanya ve İspanya’dan geçen bir çember çizer. (Fransa’da isek.) Onun için, bedenimi oluşturan tüm atomlar birbirlerine değecek kadar bir araya gelseydi,beni göremezdiniz.Neredeyse milimetrenin birkaç binde biri boyutunda bir toz kadar olurdum. Eğer elektronların büyüklüğü ile Dünya’nın büyüklüğü arasında bir karşılaştırma yapmak gerekirse, bir atomu Dünya kadar büyütsek, elektron sadece bir elma boyutuna gelecektir. * Bir gökdeleni oluşturan atomların herbirinin içindeki boşluğu gidermek mümkün olsaydı,geriye kalan madde bir avuç dolusu kum kadar olurdu.Ama kütlesi değişmezdi.Bir atomun çekirdeği,atomun toplam hacminin milyarda birinin milyonda biridir.Diğer taraftan bu minicik çekirdek,tüm atomun ağırlığının hemen hemen tümünü kapsar.Bir atomu gökdelenin büyüklüğüne dek genişlettiğimizi düşünelim.Bu durumda çekirdek bir aspirin tableti kadardır.Ama bu tek bir tabletin ağırlığı,gökdeleninkinin binlerce mislidir. * Konusunda uzman olanların dışındaki insanların bir atomun ne kadar küçük olduğunu kavraması veya algılaması son derecede zor olan bir olgudur.Aynı şekilde belli bir ölçek içinde yer alan atomların kaç tane olduğunun da anlaşılması o derecede çetin bir iştir. Avogadro sayısı=6,02×10 üzeri 23= bir maddenin 1 molekül-gramında bulunan molekül miktarıdır. Bu sayı,ABD’ni 14,5 km. kalınlığında patlamış mısırla kaplamak için gereken mısır tanesi sayısı kadardır. Veya Pasifik Okyanusu’nun tüm suyunu içerecek bardak sayısına eşittir. Ya da düzgünce istiflendiğinde Yerküre’yi 322 km.kalınlığında bir tabaka halinde kaplayabilecek meşrubat kutusu sayısı kadardır. Şöyle bir örnek daha verilebilir:Aynı sayıda Amerikan senti, Yerküre’deki her insanı dolar trilyoneri yapmaya yeter. * Avucumuza döktüğümüz biraz tuzun sadece bir tanesini ayıralım.Bu bir tane tuz parçasının içindeki her bir atomu,bir tane tuz parçası kadar büyütebilseydik,tuz tanesinin boyu 10 km.olurdu. A T O M T E O R İ L E R İ DALTON ATOM TEORİSİKimyasal birleşmenin yukarıdaki iki yasasından yararlanan John Dalton 1803 – 1808 tarihleri arasında bir atom kuramı geliştirdi.Dalton Kütlenin Korunumu Yasası ve Sabit Oranlar Yasasından yola çıkarak maddeyi oluşturan ve onun bütün özelliklerini gösteren çok küçük parçacıkların olduğu yorumunu yaparak Katlı Oranlar Kanunu’nu ortaya atmıştır: Katlı Oranlar Kanunu, iki element birden fazla bileşik oluşturuyorsa, birinin belli bir miktarına karşılık, diğerinin değişken miktarları arasında küçük ve tam sayılarla ifade edilen bir oran vardır, şeklinde tanımlanabilir. Katlı Oranlar Kanunu, kimyasal elementlerin atom adı verilen parçalanamaz parçacıklardan oluştuğunu ve her elementin atomlarının kütlesinin aynı olduğunu gösterir. Dalton’a göre: 1. Bir elementin bütün atomları şekil, büyüklük ve kütle yönüyle aynıdır. 2. Atomlar içi dolu küreciklerdir. 3. Bilinen en küçük parçacık atomdur. 4. Atomlar parçalanamaz, yeniden oluşturulamaz. 5. Atomlar belirli oranlarda birleşerek molekülleri meydana getirir. Elementin bütün atomları aynı olduğu gibi bir bileşiğin de bütün atomları aynıdır. Dalton teorisinde pek çok yanlışlık ve eksiklik olmasına rağmen çok önemlidir.Kendisinden sonra gelen bilim adamlarına bir kapı aralamış, fikir ortaya atarak tartışılmasını sağlamıştır. Böylece daha doğruya ulaşma imkanı sağlamıştır. Dalton Atom Teorisindeki Eksiklik ve Hatalar : 1. Bir elementin bütün atomları aynı değildir. O dönemde nötron tanecikleri tespit edilemediği için izotop atomların farkına varılamadı. Bir elemente ait bütün atomların proton ve elektron sayısı aynı olmak zorundadır. Nötron sayısı farklı olsa da aynı elemente aittir, fakat farklı atomdur. 2. Atomların içi dolu değildir. Aksine boşluklu yapıya sahiptir. 3. Bilinen en küçük parçacık atom değildir. Günümüzde atom çekirdeğini oluşturan 70 çeşit parçacığın var olduğu ve bunların bilinen 50 hareketinin olduğu ifade edilmektedir. 4. Bir elementin bütün atomları aynı olmadığı gibi bir bileşiğin bütün molekülleri de aynı değildir. THOMSON ATOM MODELİ Havası alınmış tüplerin iki ucuna yerleştirilen elektrotlara (katot ve anot) yüksek gerilim uygulandığında katottan anoda doğru ışınların yayıldığını ve bu ışınların manyetik alanda da pozitif kutbun etkisiyle sapmaya uğradığını tespit etmiştir. Katot ışınları adı verilen bu ışınlar negatif elektrikle yüklüydü.Thomson, bu ışınların sapmalarından yararlanarak yük/kütle oranlarını hesapladı. Bu oran, iyonların ölçülen yük/kütle oranlarına göre çok büyüktü.Bu sonuca göre katot ışını birimleri negatif yüklü, çok küçük kütleli atom içi parçacıklardı. Atomda negatif (-) yüklü parçacıklar olduğuna göre pozitif (+) yüklü parçacıklarda, yani protonlarda olmalıydı. Bu tespitlerden sonra Thomson atomda (+) ve (-) yüklü parçacıkların var olduğunu ve bunların atomda rasgele dağıldığını ifade etmiştir.Rasgele dağılmayı da üzümlü kek örneğiyle izah etmiştir. Thomson atom teorisine göre: 1.Atom protonlardan oluşmuş küre şeklindedir.Protonlar (+1) birim yüke,elektronlar ise (-1) birim yüke sahiptir. 2.Elektronlar atomun içinde homojen olarak dağılmıştır. 3.Nötr atomda proton sayısı kadar elektron bulunmaktadır. 4. Elektronların kütlesi protonların kütlesinden çok küçüktür. Bu nedenle ihmal edilebilir. 5. Protonlar ve elektronlar atomda rasgele dağılmıştır. RUTHERFORD ATOM TEORİSİ Rutherford çok ince (10-6 cm) altın levhaya alfa (α) tanecikleri (Helyum çekirdeği) göndermiştir. Bu taneciklerin çok az bir kısmı aynen yansırken bazıları belli açılarla yansımış fakat büyük bir bölümü aynen geçmiştir. Yapılan deney sonucuna göre : 1. Atomdaki pozitif(+) yükler çekirdek denen çok küçük bir bölgededir. 2. Alfa (α) taneciklerinin sapmasına yol açan yoğun kesim çekirdekte toplanmıştır. 3. Çekirdekteki yük miktarı, bir elementin bütün atomları için aynı, farklı atomları için farklıdır. 4. Elektronlar çekirdekten oldukça uzakta yer alırlar. Elektronların bulunduğu hacim, çekirdeğin bulunduğu hacimden çok büyüktür. Atomun büyük bir kısmı boşluklu yapıya sahiptir. BOHR ATOM MODELİ Bohr yaptığı çalışmalarda Rutherford atom modeline göre,elektronların çekirdek etrafında dönmeleri ile enerji yaymaları sonucunda enerjilerinin azalacağını ve çekirdek üzerine düşeceklerini hesapladı, fakat böyle bir elektron düşmesi gerçekleşmediği için Rutherford atom teorisinin bazı yanlışlıklarının olması gerektiğini fark etti ve bu teoriye bazı eklemeler yaptığı yeni bir atom modeli ortaya attı.Rutherford, elektronların çekirdekten oldukça uzakta yer aldığını ifade etmişti. Bohr da elektronların ne kadar uzakta yer aldıklarını, çekirdek etrafındaki hareketlerini ve enerjilerini incelemiştir.Araştırmaları 1H, 2He ve 3Li+ gibi küçük atom ve iyonlar üzerinde olmuştur.Elde ettiği sonuçlar küçük atomlar için doğru iken büyük atomlar için hatalı olmuştur. BOHR ATOM TEORİSİNE GÖRE: 1. Elektronlar çekirdek çevresinde rasgele dairesel bir yörüngede değil, çekirdekten oldukça uzakta sabit bir enerjiye sahip dairesel yörüngelerde hareket ederler. 2. Elektronlar çekirdek etrafında sabit enerjili dairesel yörüngelerde (orbitallerde) hareket ederler. Bu yörüngelere Enerji Seviyesi adı verilir. 3. Bohr atom kuramına göre, hidrojen atomunun 1 elektronu en düşük enerji düzeyi olan n=1 de bulunur. Buna Temel hâl denir. Elektron temel hâlden uzaklaştırılırken n=2, n=3, n=4 hâllerinden birine getirilirse uyarılmış olur. Uyarılmış hâlde elektronun enerjisi daha fazla olur.Daha az enerjili (uyarılmış) duruma göre kararsızdır. Elektrona verilen enerji kaldırıldığında düşük enerjili uyarılmamış (kararlı duruma) hâle geçer. Bu sırada iki enerji seviyesi farkı kadar ışın yayınlar. Elektronlar yüksek enerji düzeyinden düşük enerji düzeyine geçerken enerji yayarlar. Düşük enerji düzeyinden yüksek enerji düzeyine geçerken de enerji alırlar. NOT: Bir atomun elektronları dışardan enerji alarak yüksek enerji düzeyine yükselirse bu atoma “uyarılmış atom” denir. Bu olaya uyarılma denir.Uyarılmış atom yüksek enerji düzeyinden düşük enerji düzeyine geçtiğinde iki enerji düzeyi arasındaki enerji farkına eşit bir ışık (foton) yayınlar.Bu yayınlanan ışınlar her element için karakteristik özellik gösterir.Yayınlanan ışının şiddetine göre cisimlerin bazılarını mikroskop bazılarını ise gözümüzle gözlemleyebiliriz. Gözümüz yayınlanan bu ışınların sadece dalga boyu(λ ) 7.10−5 cm olan kırmızı ışık ile 4,5.10−5 cm olan mor ışık arasındaki kısmı görür.Daha kısa dalga boylu ışımaları duyu organlarımızla algılayamayız. 4. Çekirdekten uzaklaştıkça elektronun enerjisi de artar. Elektronlar, bulundukları enerji seviyesinin enerjisine sahiptir. Enerji seviyeleri atom çekirdeğine yakınlığına göre n = 1, 2, 3, 4, 5, 6 gibi tamsayılarla veya K, L, M, N, O, P, Q gibi harflerle ifade edilirler. |
Bu mesaja 1 cevap geldi.
| Arkadaşlar sınavda çıkan birim soruları varya onları çalışabileceğimiz bir yer var mı acaba ? |
Bu mesaja 2 cevap geldi.
sağol dostum  |
Up beyler yardımcı olacak yok mu? |
Bu mesaja 1 cevap geldi.
|
MODERN FİZİĞE GİRİŞ Daha önceki konularımızda kütlesi çok büyük, hızı ise ışık hızına göre çok küçük olan cisimler için geçerli olan fizik yasalarını öğrendik. Bu ünitemizde ışık hızına yakın hızlarda hareket eder cisimlere ve ışık hızıyla ilgili olayları açıklamakta kullanılan fizik yasalarını göreceğiz. Böylece modern fiziğe giriş yaparak özel görelilik teorisini ve sonuçlarını anlamaya çalışacağız. 19. Yüzyılın sonlarına gelindiğinde fizikte bilinen; * Newton Hareket Yasaları *Evrensel Kütle çekim Yasaları *Maxwell Denklemleri *Termodinamik Yasaları Kinetik Teori gibi yasa ve teoriler hemen hemen tüm olayları açıklamakta oldukça başarılıydı. Fakat 20. Yüzyılın başlarına gelindiğinde; * Siyah cismin ışıması * Işığın yapısı * Atomun yapısı * Elektromanyetik ışıma gibi olaylar klasik fizik yasaları ile açıklanamıyordu. Bu olayları açıklamak için yapılan çalışmalar, modern fizik ile görelilik (rölativite) teorisini ortaya çıkardı Modern fizik ve görelilik teorisi kendilerinden önceki olayları açıkladıkları gibi fizikte yeni olayların doğmasına da zemin hazırladı. 1900 yılında Max Planck’in ısıtılan bir cismin nasıl ışık yaydığını açıklayabilmek için ışıma yapan atomların ve moleküllerin belirli enerji seviyelerine sahip olduğunu ve enerjinin belirli değerler aldığını ileri sürdü. O güne kadar enerjinin her değeri aldığı yani sürekli olduğu düşünülüyordu. Yapılan deneyler Planck’ın sonuçları ile tam bir uyum içindeydi. Bu fizikte yeni bir çağın başlamasına öncülük etmiştir. Günümüzde kuantum, katı hal (yoğun madde) atom ve çekirdek fiziği gibi alt isimlerle anılan modern fiziğin temeli Max Planck’ın siyah cisim ışıması ile atılmıştır. Albert Einstein, Planck’ın öne sürdüğü gibi ışığın da belirli büyüklükte enerji paketçikleri halinde var olduğunu varsayarak Klasik Fiziğin açıklayamadığı fotoelektrik olayını açıkladı. Rutherford, 1910 yılında yaptığı bir deneyle atomların kendi boyutlarına göre çok küçük pozitif yüklü çekirdeklerden oluştuğunu buldu. Bu buluşla atomun çekirdeğinde (+) yük ve yörüngesinde dönen (-) yüklerin olduğunu anlamıştır. Ancak her şeyin temelini oluşturan atomlar, Klasik Fizik yasalarına göre kararsız ol-malıydı. Daha sonra Pauli’nin Dışarlama İlkesi ve hemen ardından gelen Heisenberg Belirsizlik ilkesi, fizikte tüm olayların Klasik Fizik yasaları ile açıklanamayacağı sonucunu çıkardı. ‘’Heisenberg’e Göre; Fiziksel olayları anlatmak için kullandığımız dil, klasik fizikte başarılı olsa da atomun içinde veya civarında cereyan eden olayları tarif etmek için yetersiz kalmaktadır.’’ Modern fiziğin doğuşu, ısıtılan bir cisim yaydığı ışımanın açıklanması için yapılan çalışmalarla başlamıştır. Siyah Cismin Işıması: Siyah cisim, üzerine düşürülen her renkteki (Frekanstaki) ışığın tümünü yutan (absorblayan) cisme denir. Siyah cismin ışıması ile • Enerjinin kesikli (kuantumlu) olduğu • Işığın tanecikli yapıda olduğu ispatlanmış oldu IŞIĞIN YAPISI Işık, foton denilen küçük parçacıklardan oluşmuştur. Elektromanyetik bir dalga- dır. Elektrik ve manyetik bir alanı vardır. İkilem bir yapıya sahip olan ışık; • Girişim • Kırınım • Polarizasyon olaylarında dalga özelliği gösterir. • Fotoelektrik • x- ışınları • Compton olayı • Siyah cismin ışıması olaylarında ise tanecik özelliği gösterir. Işık boşlukta 3.108 m/s hızla yayılır. Ortamım kırıcılık indisi arttıkça ışığın hızı azalır. Işık ortam değiştirdikçe Frekansı değişmez. Dalga boyu ve hız ortamın kırılma indisine bağlı olarak değişir. Işığın en küçük yapı taşı fotondur. Işık fotonlardan oluşur. Foton, Elektromanyetik dalga enerjisi paketi olarak tanımlanır. ATOMUN YAPISI Işığın en küçük yapı taşı foton, maddenin en küçük yapı taşı da atom olarak bilinir. Bir atomun çekirdeğinde proton ve nötron, yörüngelerinde ise dönen elektronlar bulunur. Çekirdek nükleon olarak da adlandırılır. Atomun çapı yaklaşık 10-10m dir. Çekirdeğin etrafında belirli uzaklıklarda yörüngeler bulunur Yörüngelerdeki elektron sayısı=2n2 eşitliği ile bulunur.(n=1,2,3,4,….. gibi tamsayı değer alır.) Maddeleri farklı kılan atomların çekirdeğinde bulunan proton sayısıdır. ELEKTROMANYETİK IŞIMA Elektromanyetik ışıma; yayılma eksenine ve birbirine dik açılarda olan, aynı fazda yayılan sinüs sakınımları, şeklindeki elektrik ve manyetik alanların varlığı ile tanımlanan bir enerji şeklidir. Görünür ışık, x-ışınları ve kozmik ışınlar elektromanyetik ışımaya örnektir. Elektromanyetik ışıma, dalga ve tanecik özelliği gösterir. Bu ışıma atomlarda çeşitli şekillerde ortaya çıkar. Elektromanyetik dalgaların özellikleri; 1-) Yüklerin ivme hareketleriyle oluştururlar 2-) Yüksüzdürler. Bundan dolayı elektrik ve manyetik içerisinde kuvvet etki etmeyeceğinden sapmaya uğramazlar 3-) Enerji taşırlar. 4-) Elektromanyetik dalgaları soğuran cisimler ısınır. 5-) Enine dalgalıdır ve hareket doğrultuları titreşim doğrultularına diktir 6-) E/B=c sabit olduğundan aynı fazda ve birbirlerine dik olarak boşlukta c ışık hızıyla yayılırlar. 7-) Hızları ortamdan etkilenir. Yoğun ortama girdiklerinde hızları azalır. 8-) Yansıma, kırılma, kırınım ve girişim yapabilme özelliğine sahiptirler. 9-) Yüzeye basınç uygulaya bilirler. 10-) Hem dalga hem de tanecik özelliği gösterirler. Küçük frekanslar da dalga, yüksek frekanslarda ise tanecik özelliği ön plana çıkar. 11-) Bir doğru boyunca yayılırlar. FİZİK YASALARI FARKLI MI? Fizik evrenin yapısını, evreni oluşturan en küçük temel parçacıklardan başlayarak en büyük galaksilere kadar tüm maddelerin özelliklerini, değişimlerini, birbiriyle etkileşimlerini inceleyen; doğadaki olayların işleyişlerine hükmeden, en genel yasaları bulan, ve bu yasaları in-sanlar için kullanan bilim dalıdır. Fizikteki bu yasaların bir kısmı makro alemde (evren, galaksiler, yıldızlar, gezegenler, Dünya) diğer bir kısmı da mikro alemde (molekül, atom, çekirdek) geçerlidir. Fizik, 20.yüzyılın başlarına kadar daha çok kütlesi çekirdeğe göre büyük (elektron, proton) Hızı ışık hızına göre küçük olan makro alemde ki olayları açıklamıştır. Fiziğin bu dalı “Klasik Fizik” olarak adlandırılmaktadır. Günümüzde, mikro alemde ki kütlesi küçük olan (atom ve atom altı parçacıklar) ve ışık hızına yakın hızlarda hareket eden cisimlerin hareketleriyle etkileşmelerini açıklayan fiziğin dalı “Modern Fizik” olarak adlandırılmaktadır. Klasik Fizik ve Modern Fizik aşağıdaki gibi alt dallara ayrılmaktadır; FİZİK Klasik Fizik Modern Fizik Mekanik Kuantum Fiziği Elektrik Atom ve Çekirdek Fiziği Manyetizma Katı Hal Fiziği Optik Yoğun Madde Fiziği Termodinamik Nükleer Fizik *Klasik Fizik ve Modern Fizik yasaları kendi sınırları içine doğrudur ve birbirlerinin yenine kullanılamazlar. • Görelilik Teorisi; Çok hızlı (ışık hızına yakın) hareket eden cisimlerin hareketlerini açıklar. • Kuantum Fiziği; Parçacıkların çok küçük bile olsa dalga özelliğinin baskın olduğunu göstererek çekirdek ve atomların davranış ve yapısını açıklar. Klasik ve Modern Fiziğin Karşılaştırılması Klasik Teoride; 1-) Bir cismin konumunu, ivmesini ve enerjisi hıza bağlı olarak ifade edilir. 2-) Büyüklükleri bütün olarak ele alınır. 3-) Büyüklükler istenilen an, istenilen duyarlılıkta ölçülebilir. 4-) Bircimsin bugünkü durumundan yola çıkarak geleceğe ilişkin bir yorum yapılabilir.(Ay ve Güneş tutulması hesabı) 5-) İncelenen her sistem ya da olay bir birinden bağımsız olarak düşünülür. Bu sistemi oluşturan ve birbiriyle iletişim olanağı bulunmayan varlıklar bütünüyle ayrı olarak ele alınır. 6-) Klasik olarak incelenen olay, gözlemci ve kullanılan deney aleti ile değişiklik göstermez. Modern Teoride; 1-) Olayların incelenmesinde dalga denklemi kullanılır. Bu denklemlerden konum, momentum ve diğer nicelikler elde edilir. 2-) Büyüklükler kesikli (parçalı) yapıda ele alınır. 3-) Büyüklükler istenilen an, istenilen duyarlıkta ölçülemez. 4-) Parçacıklar söz konusu olduğunda her büyüklük olasılıkla belirlenir ve gerçekle ilgili tahminler olasılığa dayanılarak yapılabilir. Örneğin; ışığın yapı ataşı olan fotonların uzayda bir yerde bulunması ancak olasılıkla belirlenir. 5-) Birbirleriyle hiç iletişim olanağı bulunmayan iki varlık arasında etkileşim görülebilir. 6-) Gözlemci, gözlenen ve gözlem aleti birbiriyle bir bütünlük oluşturur. Bunlar bir birinden ayrı düşünülemez. * Görüldüğü gibi Klasik Fizik ile Modern Fizik birçok noktada farklılık gösterir. Farklılıkların nedeni olaylara bakış açılarının farklı olmasıdır. Genel olan Modern Teoridir. Klasik Teori, Modern Teorinin özel bir durumudur. Modern Fiziğin Sınırları Bilim ve teknolojinin ulaştığı son noktada Modern Fiziğin ortaya atıldığı prensiplerin yeri ve etkisi tartışılmaz bir gerçektir. Özellikle Katı Hal Fiziği, Ortam ve Molekül Fiziği, Nükleer Fizik ve Çekirdek Fiziğinin yer aldığı Modern Fiziğin temelleri üzerinde gelişmiş lazer, bilgi-sayar telekomünikasyon, MR görüntüleme, süper iletkenlik v.b. teknolojiler bugünkü seviye- sine ulaşmıştır. 1954 yılında 12 Avrupa ülkesinin bir araya gelerek kurdukları, Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi (CERN),fizikte çözüm bekleyen birçok probleme çözüm bulmaya çalışmaktadır. 5 Aralık 2008 yılında İsviçre’de bulunan CERN laboratuarların da, Büyük Hardron çalışması (LCH) deneyi yapılmaya başlanmıştır. Bu deney, İnsanoğlunun bugüne kadar gerçekleştirdiği en önemli deneylerden biridir.10 yıl olan daha fazla sürmesi beklenen bu deney ile Modern Fiziğin günümüze kadar cevaplayamadığı pek çok konuyu açıklığa kavuşturacaktır. Bu deneyin sonucunda; • Cisimlerin kütlesini açıklayacak olan ve teorik olarak bilinen, bugüne kadar deneysel olarak gözlenemeyen “Higgs” parçacığının bulunması. • Çekirdekçiklerin kendiliğinden parçacık salması. • Evrenin başlangıcını oluşturan Bing-Bang (Büyük Patlama) teorisinin gerçekliliği. • Evrenin oluşum sırları. • Maddenin oluşumu. • Büyük Hadron çarpışması (LCH) ile oluşan parçacıkların evrenin işleyişindeki rolü gibi pek çok sorunun cevaplanması hedeflenmektedir. Günümüzde Modern Fiziğin sınırlarını çizmek oldukça zordur. Gelecekte bugün açıklayamadığımız olayları açıklayan yeni bir teori ortaya atıldığında bu sınırları belirlemek daha mümkün olacaktır. EYLEMSİZ REFERANS SİSTEMİ Fizikte bazı olaylar tanımlanırken bir nokta seçilir. Olayın özellikleri bu noktaya göre tanımlanır. Örneğin; bir cismin t anındaki konumu, t0=0 anındaki konumuna göre tanımlanır. Seçilen t0=0 anındaki noktaya referans noktası denir. Deney yaparken veya bir problemi çözerken seçtiğimiz bir laboratuarda olaylara bakar ve ölçüm yaparız. Bu laboratuar dünyanın kendisi olabileceği gibi bir şehir, Bu şehirdeki bir üniversite yada üniversite içinde bir oda olabilir. Seçilen laboratuarın sabit olması gerekmez. Hareket eden bir otomobilde olabilir.Yani bir cismin boyunu, duran ve ya hareket eden bir otomobilin içinden ölçebiliriz. Bu durumda referans sistemi ikiye ayrılır. Eylemsiz Referans Sistemleri 1-) Eylemsiz Referans Sistemi: Birbirine göre duran ya da sabit hızla hareket eden göz-lem çerçevelerine Eylemsiz referans sistemi adı verilir. Burada eylemsizden kasıt seçilen referans sisteminin ivmeli hareket yapmasıdır. 2-)Eylemli Referans Sistemi: Birbirine göre ivmeli hareket eden gözlem çerçevelerine Eylemli referans sistemi adı verilir. Klasik mekanik, eylemsiz gözlem çerçevelerinde geçerlidir. Lisedeki fizik derslerinde eylemsiz (ivmesi sıfır) referans sistemi kullanacaktır. Duran veya sabit hızla hareket eden gözlem çerçevesine (laboratuara) eylemsiz referans sistemi denir. Eylemsiz referans sistemine göre, sabit hızla hareket eden ve ya duran gözlem çerçevesinde eylemsiz referans sistemidir. Dünya ,eylemsiz referans sistemi olarak alınabilir. ESİR HİPOTEZİ. Klasik fiziğin açıkladığı birçok olayın yanı sıra açıklatamadığı olaylarda vardır. Bunlardan biride madde ile boşluk arasında aklen olması savunulan bir özün bulunmasıydı. Evrende boşluk bulunamayacağını, boşluk diye tabir edilen kısımların ‘’esir’’ denilen, maddenin somut olmayan 4. haliyle dolu olduğunu öne süren hipotezdir. İlk kez Descartes tarafından ortaya atılmıştır. Esir adı verilen maddenin varlığını ve ışık hızındaki küçük değişmeleri tespit etmek için ilk olarak 1881 yılında Albert Abraham Michelson tarafından deney yapıldı. Michelson - Morley deniyi fizik tarihinin en önemli ve ünlü deneylerinden biridir. Micerson Morley deneyinin özü şudur: Dünya esir içinde hareket ettiğinden esir maddede dalgalanmalar olacaktır. Dolayısıyla ışığın hızı bu ortamlarda farklı zamanlarda, farklı yerlerde farklı ölçülecektir. . Deney günün değişik saatlerinde, yılın farklı mevsimlerinde ve dünyanın farklı noktalarında yapıldı. Işık hızında en ufak bir sapma gözlenmedi. Buda bize esirin olmadığını ve ılık hızın sabit olduğunu gösterir. , Michelson- Morley deneyinin sonuçları : Bu deney ile esir hipotezi çürütülmüştür.. Işığın yayılması için hiç bir ortama ihtiyaç duyulmadığı, ışık hızının kaynağın ve gözlemcinin hızından bağımsız olduğunu ispatlanmıştır.. GÖRELİLİK İLKESİ. Albert Einstein, Fizik yasalarının sabit hızlı sistemlerde değişmeyeceğini , ışığın hızının toplam yük gibi ölçüm yapan her gözlemci için aynı olduğunu söyledi. Buna karşın uzay, zaman, kütle ve enerji gibi kavramların yeniden yorumlanması gerektiğini ve bu niceliklerin göreli olduğunu ifade etti .. Einstein, Michelson-Molley deneyinin tartışılmaz sonuçlarında dikkate alarak 1905 yılında özel rölativite teorisini ortaya attı. Özel görelilik teorisi iki postüla ( varsayım) üzerine kurulmuştur. 1- Fizik yasaları birbirine göre sabit hızla hareket eden eylemsiz gözlem çerçevelerinde aynı şekilde geçerlidir. 2- Işığın hızı, ışık kaynağından ve gözlemcinin hareketinden bağımsız olup sabit bir değerdedir. ( C=3.108 m/s boşlukta) - Birinci postüla Mekanik, elektrik, optik, termodinamik ve manyetizma ile ilgili birbirine göre sabit hızla hareket eden bütün referans sistemlerinde Fizik yasalarının aynı olduğunu bildirir. Örneğin şekildeki araba duruyorken m kütleli cisim arabanın tavanından serbest bırakıldığında yerdeki gözlemciye göre t saniye sonra L noktasına düşer Araba sabit hızla hareket ederken m kütleli cisim K noktasından serbest bırakıldığında yine t saniye sonra L noktasına düşer.arabanın sabit hızla hareket etmesi m kütlesinin yere düşme süresini (t) ve düştüğü noktayı (L) değiştirmez - İkinci postüla Işık hızının gözlemcinin ve kaynağın hızından bağımsız olduğu gösterir.( ışık hızı sabittir. Gözlemcinin ve kaynağın hareketi ışık hızını etkilemez. ) Örneğin şekildeki arabanın içindeki lambadan çıkan ışığın hızı,yerdeki gözlemciye göre; *araba ve gözlemci duruyorken c dir. *araba v hızı ile batıya giderken c dir *araba doğuya Va hızıyla, gözlemci batıya Vg hızıyla giderken yine c dir Yani ışığın hızı, kaynağın ve gözlemcinin hızına bağlı değildir.Bütün eylemsiz referans sistemlerinde ışığın boşlukta yayılma hızı 300.000 km/sn değerine sahiptir.Bu durumda ışık hızı ölçüldüğünde bağıl hızın önemli olmadığı sonucuna varılır.Bağıl hız için bulunan kurallar ışık hızı için geçerli değildir. Einstein in görelilik kuramını kabul ettiğimizde uzay ve zaman konusunda alışıla gelen fikirleri değiştirmemiz gerekir. Örneğin: klasik fizikte hep kullandığımız zaman kavramı, bunların başında gelir. Klasik fizikte zaman mutlaktır. Görelilikte bir olayda geçen zamanı, arabanın içinden araba duruyorken ölçtüğümüzde farklı, araba hareket ederken ölçtüğümüzde farklı buluruz. Klasik fizikte bir cismin boyutları cismin boyutları cismin hareketine bağlı olarak değişmez. Görelilikte durum tamamen farklıdır. Cisim rölativistik hızla hareket ederse hareket doğrultusundaki uzunluk değişir. Göreli mekanikte mutlak uzunluk veya mutlak zaman kavramları yoktur. Bu değerler ölçüm yapılan referans sistemine göre değişir. Göreli mekanikte klasik mekanikten farklı olarak zaman genişlemesi ve uzunluk kısalması vardır. KÜTLENİN HIZA GÖRE DEĞİŞİMİ. Işık hızına yakın parçacıklarla yapılan deneylerde klasik fizikte kullanılan bağıntıların yetersiz kaldığı ve olay sonuçlarının bağıntılardan beklenen sonuçlarla uyuşmadığı görülmüştür. Bu doğrultuda yapılan inceleme ve araştırmaların sonuçları, özel görelilik kuramının doğmasına neden oldu. Özel görelilik teorisine göre ; izafi hız limitine ulaşmış ( c/100 civarında) bir parçacığın kütle değeri hızına bağlı olarak artar Durgun kütlesi mo olan bir parçacık, ışık hızına yakın bir V hızına kadar hızlanırsa sahip olacağı kütle değeri Parçacığın hızı büyüyerek ışık hızına yaklaştıkça parçacığın kütlesi de artan hız değerine bağlı olarak artar. Bağıntı, maddenin ışık hızıyla gidemeyeceğini gösterir. İzafi kütle bağıntısında V=C ise cisim fotona dönüşmüş olur. Cisim kütlesi sonsuz olamayacağı için ışık hızı erişilemez evrensel bir sabittir. İzafiyet teorisine göre kütlesi olan bütün parçacıklar durgunken bile bir enerjiye sahiptir. Buna durgun kütle enerjisi denir. Buna göre durgun kütle enerjisi. Eo=Mo.c² olur. Işık hızı ile karşılaştırılabilen hızlarla hareket eden cisimlerin kinetik enerjisi, hareketli kütle enerjisi ile(m.c²), durgun kütle enerjisi(mo .c²) arasındaki farka cismin rölativistlik kinetik enerjisini verir. Cismin hızı, klasik hız mertebesinde ise M=Mo olacağından dolayı izafi kinetik enerji bağıntısı yerine klasik kinetik enerji bağıntısı Ek=½m v² kullanılır.. ZAMANIN GENİŞLEMESİ Bir saat çalışırken eşit zaman aralıklarında ‘’tik’’ ‘’tak’’ diye sesler çıkarır. Tik, tak sesleri arasında geçen zaman süresine o saatin periyodu denir. Elimize iki saat alalım. Bunların periyotları eşit olsun. Bu zaman aralığına saniye diyelim, saatlerden birini bir roketle uzaya gönderirsek roketin ışık hızına yaklaşan hızlardan dolayı içinde zaman genişleyecektir. Roket içindeki saatte yavaş çalışacağından, periyodu saniyeden uzun olur. Bu periyota Δt dersek, roketin hızını V ile ışık hızını da C ile gösterirsek zaman genişlemesini ifade eden formül. deltaT=deltaTo/Kök1-v'2/c'2 olur Bir uzay aracının içine bir astronot bindirilerek uzaya gönderilmiş. Dünyadan kalbinin atış sayısı tespit edilmiş. Dünyada iken atış sayısı dakikada 75 olduğu halde uzay gemisinde iken 30 a düştüğü anlaşılmış. Buna göre 75, 30 un 2,5 mislidir. Demek ki uzay aracının dünyaya göre belirli bir hızından dolayı içinde zaman 2,5 kat yavaşlamıştır. Yani genişlemiştir. Bunun neticesinde de astronotun bütün organlarının çalışması da o nispetle yavaşlamıştır. Yani yaşlanması aynı nispetle yavaşlar. Şayet aynı anda doğmuş iki bebekten birini, dünyaya geldikten hemen sonra uzay gemisine bindirseydik ve çocuk uzayda senelerce kalsaydı.örneğin, Dünyadaki kardeşi 75 yaşına gelince o henüz 30 yaşında olacaktı. UZUNLUK İZAFİDİR. Uzunluğu ve çapı birbirine eşit olan iki demir çubuk bulalım. Bunlardan birini ışık hızına yakın bir hızla hareket ettirelim. Işık hızına yakın bir hızla hareket eden çubuğun boyu kısalacaktır. Bunu şu şekilde formüllendiririz Çubuğun uzunluğu Lo, hızlandıktan sonraki uzunluğu da L ile gösterelim. Buna göre, L=L'Kök1-v'2/c'2 bağıntısı bulunur. (Lorentz formülü) Bu bağıntıda V çubuğun hızı, C’ de ışık hızıdır C=3 10+8 m/s = 3 10+10cm/s Uzunluk kısalması yalnız hareket doğrultusunda ortaya çıkar. Kaynak=http://www.derscalisiyorum.com |
Bu mesaja 1 cevap geldi.
| < Resime gitmek için tıklayın > çıkabilir |
< Bu ileti tablet sürüm kullanılarak atıldı > Bu mesaja 1 cevap geldi.
Tesekkur ederim |
< Bu ileti mobil sürüm kullanılarak atıldı >
Videoyu izlemek için tıklayınız
Bu mesaja 1 cevap geldi. Cevapları Gizle