WORD

SLAYT 1
Merhaba arkadaşlar, ben size birazdan mikro evrende enerjiyi anlatacağım. Bir çoğunuz enerjiyle ilgili
çeşitli sunumlar yaptı. Termik santrallerden güneş enerjisine, biodizelden hidroelektrik enerjiye kadar
çeşitli sunumlar dinledik hep beraber. Onların kabaca teknik şeylerini öğrendik.. peki ne oluyor da
bunlar bu hale geliyor? Bunu maddenin özüne inerek anlayabiliriz.
SLAYT 2
İsterseniz şöyle kısaca bi bu sunumda nelerden bahsedeceğim ona göz gezdirelim. Tek tek söylemeye
gerek var mı bilmiyorum ama kabaca bunlar. Matematiksel enerji çeşitleri ile Mikro evrende ilkeler
üzerinde uzun duracağım..
SLAYT 3
Mikro evren diyorum da mikro nedir, neye denir, büyük müdür küçük müdür..
Şu bir gerçek normal bir vatandaşında günlük hayatta kullandığı bazı mertebeden birimler vardır.
canti, mili, kilo vb gibi.. Biz fizikçiler olarak bunların içinde olduğumuz halde hala birbirleriyle
karıştırıyorsak birimleri epey ayıp olur doğrusu..
Mikro, birim cetvelinde 10^(+24) ile 10^(-24) arasında standart boyutun altında kalan bir birimdir.
Yani standarttan 10-6 kat küçüktür. Diğerlerini de bilmemiz iyi olur ama şu an konumun dışında onlar.
SLAYT 4 ve SLAYT 5
Bu gördüklerinizde mikro mertebede çekilmiş örnekler.. küp şeklinde olan polimer..
SLAYT 6
Önce genel olarak matematiksel anlamda birkaç enerji çeşidinden bahsedelim bu slaytta
görülenlerden.
SLAYT 7
Klasik mekanik, her hangi bir alanda bulunan cismin pozisyonundan dolayı depoladığı enerji olan
potansiyel enerji ile, cismin hareketinin sonucu oluşan kinetik enerjiyi birbirinden ayırır.
Mekanik enerji (EM veya E) birçok biçimde ifade edilir. Fakat çoğunlukla potansiyel enerji (Ep, V, U )
ve kinetik enerji (Ek veyaT) içinde sınıflandırılır. Potansiyel enerji teriminin çok geniş kullanımı vardır.
Buna değinecem ileri kısımlarda.
Mekanik enerji, kinetik ve potansiyel enerjinin toplamıdır diye bi ilişki kurabiliriz.
.
SLAYT 8
Kinetik enerji
bir cismin hareketinden dolayı sahip olduğu enerjidir demiştik az önce, kabaca 3 çeşittir diyebiliriz bu
enerji için ilk olarak
Öteleme Kinetik enerji
olarak ifade edilir.

m: kütle (kilogram) v: hız (m/s) E: enerji (joule)
Bu enerji bir nevi "Sabit bir F kuvveti altında, doğrusal bir yolda x kadar yol alan bir cismin x yolunun
sonunda sahip olduğu enerjidir”
Dönme Kinetik Enerjisi ise
Kütle merkezinden geçen bir doğru etrafında dönen cisimlerin sahip olduğu kinetik enerjidir.
ile ifade edilir.

: Açısal hız (radyan/sn) , eylemsizlik momenti
Bu iki kinetik enerji bizim günlük hayatta gördüğümüz hızların oluşturduğu Kelerdir. Bir de
Yüksek hızlarda Kinetik enerji vardır.
Newton mekaniği'nin yasaları, sadece ışık hızına kıyasla küçük hızlarda hareket eden parçacıkların
hareketlerini tanımlamada geçerlidir. Parçacık hızları c ile karşılaştırılabilir olduğunda, Newton
mekaniğindeki denklemler, yerini görelilik teorisinin öngördüğü daha genel denklemlere bırakır.
Görelilik teorisine göre, çok büyük
hızıyla hareket eden m kütleli bir parçacığın kinetik enerjisi:
görüldüğü gibidir.
Bu ifadeye göre ışık hızından daha büyük hız yoktur. Çünkü v c ye yaklaşırken E sonsuza gider.
SLAYT 9
Potansiyel enerji,
cisimlerin bir alanda bulundukları fiziksel durumlardan ötürü depoladığı kabul edilen enerjidir.
Örneğin yükseğe kaldırılan bir cisim, barajlarda biriken su, sıkıştırılan veya gerilen yay potansiyel
enerji depolar. Potansiyel enerji mevcut alandaki konuma veya cisimdeki değişikliğe bağlıdır. EP ya
da U ile gösterilir. Birimi diğer enerjiler gibi Joule'dür. (J)
bir elektrik yükü, yüksek potansiyelden alçak potansiyele gitmek isteyecektir çünkü bu yüke etki eden
bir geri çağırıcı kuvvet vardır.
“Bir cismi yüksek potansiyele taşımak için yapılan iş cismin kazandığı potansiyel enerjiye eşittir.
Yani potansiyel enerji değişimi korunumlu kuvvet tarafından yapılan işe eşittir”:
W: yapılan iş, ΔU: potansiyel enerjideki değişim
Örneğin m kütleli bir cismi yerçekimi ivmesinin g olduğu bir yerde, yerden h kadar yukarı çıkardığımızı
düşünelim. Kaldırmak için gereken kuvvet cismin ağırlığına eşit olacaktır. Yani F=mg cismi h kadar
yukarı çıkardığımız için yaptığımız iş W=mgh olacaktır. Bu da cismin h kadar yukarı çıktığı için
kazandığı potansiyel enerjiye eşittir.
Çekim potansiyel Enerjisi
genellikle çok büyük kütleli cisimler, örn.Dünya, Güneş için geçerlidir. Bir cismin, başka bir
cismin kütleçekimi etkisinde kalarak kazandığı potansiyel enerjiye denir. Bu enerji,
cismin kütlesiyle ve çekici kütlenin büyüklüğüyle doğru orantılıdır. Bir kütlenin yüzeye çok
yakın kütleçekim kuvveti, h yüksekliğinde çok az değişir ve mg ye eşittir. Buradaki m kütle
ve g kütleçekim ivmesidir. Dünya yüzeyinde g = 9.81 m s−1'dir. Bu durumda yerçekimi potansiyel
enerjisi eşitliği şöyle olur:
Çekici kütlenin büyüklüğü yerçekimi ivmesini oluşturur.
Daha genel bir ifade ile Newton'ın evrensel kütleçekim yasasına göre m1 ve m2 kütleleri çekimi
sonucu açığa çıkan potansiyel enerji;
,
Burada, r iki kütle arasındaki mesafe ve G yerçekimi sabitidir ve değeri 6,6742(10) ×
10−11 m3 kg−1 s−2'dir.
Yerçekimi potansiyel enerjisi, hidroelektrik santrali kullanılarak elektrik enerjisine çevrilir.
SLAYT 10
Esneklik Potansiyel enerjisi
Esneklik potansiyel enerjisi, esnek cisimlerin (örn. yay) sahip olduğu enerjidir. Bir yay sıkıştırıldığında
potansiyel enerji depolar ve serbest bırakıldığında bu enerjiyi kinetik enerjiye dönüştürür.
Yay esneklik potansiyel enerji depolamak için kullanılır.
Mesela Okçulukta esneklik potansiyel enerjisinin kullanıldığı insan yapımı ilk uygulamalardan biridir.
Yayda biriken enerji yayı sıkıştırmak için yapılan işe eşit olduğundan bu iş hesapalanarak enerji
bulunur. F kuvvetiyle (F kuvvetinin büyüklüğü yay sıkıştırıldıkça artar) x kadar sıkışmış bir yay için:
görüldüğü gibidir esneklik potansiyel enerji.
yayda, Hooke yasası gereği:
Yapılan iş ve biriken potansiyel enerji:
Elektrik Potansiyel Enerji
Bir elektrik alanda bulunan elektrik yüküne Coulomb kuvveti etki eder. Etki eden bu kuvvet nedeniyle
yük, potansiyel enerji kazanır.
SLAYT 11
Yüzey Enerjisi
Bir yüzeye eğer herhangi bir tür gerilim uygulanırsa, örneğin silgi ile kağıt silinirse, bu yüzey
enerjisi olarak tanımlanabilir.
γ yüzey gerilim ve S yüzey alanı olmak üzere. Alanı arttırmak için, bir birim alanda yapılan W işi ile
yüzey enerjisi arasındaki ilişki şöyledir:
Özellikle, farklı maddelerin yüzey gerilimi farklı olduğundan dolayı temasları esnasında karışım olmaz.
Boş bir yüzey, örneğin kılcal yüzey, hareket ettirilirse çok küçük bir enerji açığa çıkar.
Termal enerji
Termal enerji (maddenin gaz, plazma, katı, vb. gibi bazı halleri), partiküllerin rastgele mikroskopik
hareketi ile ilgili enerjidir. Örneğin, monoatomik gaz halinde gaz atomları hareketten dolayı yalnızca
kinetik enerjiye sahiptir. Molekül halinde gazda dönme ve titreşim enerjisi oluşur. Sıvı ve katı
hallerinde de (atomların etkileşiminden dolayı) potansiyel enerji vardır.
Isı, termal enerjinin belirli bir yere yayılması olarak tanımlanır (örneğin sıcak bir cisme soğuk bir
cisim yapıştığında yapışan yüzeyler arasında ısı alış verişi olur. Küçük iletişim için uygun eşitlik
şöyledir:
Burada Cv, sistemin ısı kapasitesidir. Eğer sistem hal değişimi altında ise bu eşitlik geçersiz olur.
Örneğin buz erimesi esnasında ısıda bir azalma olmaksızın sistem ısıyı tutar.
Kinetik Teoriye göre İdeal gazı tanımlayan kinetik teorideki serbestlik derecesine göre termal enerji
eşitliğidir 2. Eşitliğimiz de
Burada df, serbestlik derecesi sayısı ve kB,Boltzmann sabitidir. Toplam termal enerji gazın toplam iç
enerijine eşit olmalıdır. Fakat moleküller arası potansiyel enerji bu teoriye dahil
değildir. kBT ifadesi, istatistiksel mekaniğinde çok sık kullanılır.
SLAYT 12
Elektrik enerjisi
Eğer bir elektrik akımı dirençten geçerse elektrik enerjisi ısıya dönüşür. Akım eğer elektrik cihazından
geçerse, elektrik enerjisinin bazısı (her ne kadar birazı kaybolsa veya ısıya dönüşse bile) diğer enerji
biçimlerine dönüşür. Elektrik akımından dolayı oluşan elektrik enerjisi miktarı, farklı yollarla ifade
edilebilir:
Burada V is the gerilim (volt olarak), Q yük (coulomb olarak), I akım (amper olarak), t akımın aktığı
süre (saniye olarak), P güç (watt olarak) ve R direnci (ohm olarak).
Elektrostatik potansiyel enerji
Bir kondansatörde depolanan yük (C kapasitesi), V gerilimi ile doğru orantılıdır. Bu durumda
elektrostatik potansiyel enerji:
,
SLAYT 13
Manyetik enerji
Maxwell denklemleri ile ilgili iki durum vardır. Bir B manyetik alanındaki bir mıknatısın manyetik
momentinin potansiyel enerjisi, manyetik çift kutup moment vektörü değişimdeki manyetik kuvvetin
(aslında manyetik torkun) işi olarak tanımlanır ve şuna eşittir:
.
Elektrik devreleri
I akımı taşıyan bir indüktörün L indüktansında depolanan enerji şöyledir:
.
Eşitliğin sağ tarafındaki ifade, süperiletken manyetik enerji depolama için temel biçimdir.
Elektromanyetik enerji, birim hacimde elektriksel veya manyetik alan oluşturmak için gereken iştir
Mikrodalgalar, ışık veya gama ışınları gibi elektromanyetik ışınımlar, elektromanyetik enerji akışını
ifade eder
Nükleer Potansiyel Enerji
Nükleer potansiyel enerji ile elektriksel potansiyel enerji, fisyon ve füzyon süreçlerindeki enerji
salınımını sağlar.
Zayıf nükleer kuvvet (güçlü kuvvetten farklıdır), beta çözünmesi gibi belirli radyoaktivite türleri için
potansiyel enerji sağlar.
Nükleer süreçte salınan enerji, çok büyüktür ve (enerji salındıktan sonra) kütlenin değişimine neden
olur.
Güneş enerjisi olarak adlandırılan güneşteki enerji, bu enerji dönüşüm biçimine örnektir. Güneşte
hidrojen füzyon sürecinde, güneş "maddesi"nin yaklaşık 4 milyon tonu bir saniyede ışığa dönüşerek
uzaya yayılır. Fakat bu süreç esnasında her ne kadar protonlar nötronadönüşse bile proton ve nötron
sayıları toplamı değişmez. Bu sistemde yayılan ışık (bir sistem gibi düşünülürse), elektromanyetik
ışınım sonucu bir saniyede "kaybolan" yaklaşık 4 milyon ton kütleyi kendisi tutar ve onu uzaya taşır.
Bu süreçte dönüştürülen helyum çekirdeğinin her biri, dönüştürülen dört protondan daha hafiftir.
Güneşin nükleer potansiyel enerjisi ışığa dönüştüğü esnada hiçbir parçacık kaybolmaz.
Nükleer enerji formülü, kimyasal enerjininkine benzer ve şöyle hesaplanır
Burada mp, protonun kütlesidi
SLAYT 14
Mikro evren boyutlarını kuantum teorisi inceler. Yani mikro boyuttaki her şey kuantum ürünüdür.
Kısaca klasik fizik ve kuantum mekaniğinden bahsedecek olursak..
Klasik Fizik: Klasik fizik maddeyi makroskopik bir yaklaşımla ele alarak inceler. Klasik mekaniğin
kanunları Newton kanunlarıdır. Klasik elektromanyetizmanın temel denklemleri ise Maxwell
denklemleridir.
Kuantum mekaniği: Molekül, atom, çekirdek, nükleon, temel parçacıklar ve kuarklar gibi küçük
parçacıkları inceler. Bu teori olasılıklar üzerine kuruludur. Dirac, Heisenberg, Schrödinger, Pauli,...gibi
bilim adamları tarafından geliştirilmiştir.
SLAYT 15
Mikro evrende yani 10-6boyutunda gerçekleşen olaylar yine bu evrenin kurallarıyla ancak
gerçekleşebilir. Mikro evreni yöneten yasaları konu alan kuantum fiziği bu alanda yapılacak
çalışmaların olmazsa olmazı konumundadır. Zira kuantum fiziği mikro evreni yöneten yasaları aslında
1900 yılından beri araştırmakta ve çok önemli ölçüde de çözümlemiştir.
Kuantum fiziğinin mikro dünyayı şekillendiren yada yöneten kuantum evreninin bazı çok temel
bulgularına kısaca göz atarsak şunları özetleyebiliriz.
İlk olarak mikro evrendeki dinamizmi ele alalım.
SLAYT 16
1-Mikro Evrenin Hareketliliği (Dinamizmi): Kuantum Fiziğinde ve dolayısıyla mikro evrende her şey
mutlak anlamda hareket halindedir. Durağan ya da statik hiçbir tanecik yoktur. Zaten kuantum fiziği
statik sistemlerle ilgilenmez. O halde mikro dünyanın en temel özelliklerinden birisi mikro evrenin
dinamik olmasıdır.
SLAYT 17
Bi sonrasında da mikro evrende kuantizasyonu inceleyelim.
SLAYT 18
BU KISIMDA Enerjinin aslında sürekli olmadığı fikri ilk kez kuantum fiziğinin en önemli kurucularından
biri olarak anılan Max Planck tarafından 1900 yılındaki fizik kongresinde ortaya atılmıştır. Süreklilik
demek, fiziksel bir değişimin, ilk durum ile son durum arasındaki her değeri tarayarak
gerçekleşmesi, sıçramanın olmaması demektir (Enerji = n h f ….burada n bir tam sayı, h Planck sabiti
olarak adlandırılan evrensel bir sabit ve f de frekanstır.) bu enerji denklemi Bir boyutta f frekansı ile
basit harmonik hareket yapan bir titreşici sistemin kuantum enerjisidir. Bu düşünce o güne kadar
var olan düşünceleri temelden sarsmış ve yeni bir dünyanın yani kuantum dünyasının doğmasına
neden olmuştur. Madde yani kütle mikro dünyada kuantizedir yani madde belli noktalarda bulunan
atomlardan meydana gelmiştir. Einstein’ın “Enerji ile kütle eşdeğerdir.” (E=mc2 ) ifadesi ile bu fikir
birleştirildiğinde enerjinin kuantize olması gerektiği hemen anlaşılabilir. Artık hakkında hiçbir kuşku
bulunmayan bu kesin gerçek bizi daha sonra momentum, konum, hız ve açısal momentum gibi bir çok
kavramın mikro dünyada kuantize olduğunu keşfetmemizi sağlamıştır.
SLAYT 19
Kuantumun temelini atan 2 önemli bilim insanı Max Planck ve Albert Enstein bu gördüklerinizde..
SLAYT 20
Sıradaki konumuz mikro evrende dalga fonksiyonu olan pisi
SLAYT 21
Mikro evrenin kuantize oluşu daha sonra Erwin Schrödinger’i mikro dünyadaki bütün taneciklerin
uyması gereken bir denkleme götürmüştür. Bu denklem ünlü Schrödinger Dalga Denklemi’dir.
İki tane schrödinger denklemi vardır. Biri zamamdan bağımsız SDdir. Bunu kararlı sistemlerde
kullanıyoruz. Diğeri de zamana bağlı SDdir. Onu ise geçiş durumlarında kullanırız.
SLAYT 22
Bu denklemlerin en önemli yeniliklerinden biri taneciklerin davranışının bir matematiksel
fonksiyon (Ψ) tarafından tanımlanmasıdır.
Bu fonksiyonun belirlenmesi ile söz konusu taneciğin bütün özellikleri belirlenmiş oluyor. Bu şekilde
(Ψ) nin devreye girmesi ile bunun karesine eşit olan olasılık yoğunluğu devreye giriyor. Yani
parçacıklar uzayın belli noktasında belli bir anda belirli bir olasılıkla var olabilmektedir. Böylece klasik
fizikteki determinizm ortadan kalkıyor ve olasılıklar devreye giriyor.
Determinizm ise nedensellikle bağlantılıdır. Nedensellik, her olayın bir nedeni olduğunu, aynı
nedenlerin aynı sonuçları doğuracağını söyler. Aynı koşulların farklı sonuçlar doğurması, bu
farkın nedensiz olduğu anlamına gelir ki determinizm bunu kabul etmez. Buna göre, bütün
Koşullar belli ise, bu koşulların yol açacağı sonuçlar da bellidir. Dolayısıyla determinizme göre
bu günün koşulları yarını kesin olarak belirler. Gelecek bugünden bellidir.
SLAYT 23
Mikro evrende determinizmin kalkmasıyla yeni görüş belli olur. Bu görüş:
Artık hiçbir şey eskisi kadar kesin değil ya da hiç kesin değildir. Ancak bazı olasılıklarla tanecikler belli
yerlerdedir.
SLAYT 24
Ünlü fizikçi Einstein dahi bu gerçeği kabul etmekte zorlanmıştır ve “Tanrı asla zar atmaz” demiştir.
Ancak gerçek odur ki mikro dünyada kesinlik yok ve olasılıklar vardır.
SLAYT 25
Ve belirsizlik ilkesi..
SLAYT 26
Olasılıklar fikri daha sonra Heisenberg’i olasılıkların olduğu yerde belirsizlikler de vardır fikrine
götürmüş ve kendi adıyla anılan yine çok önemli bir yasa olan belirsizlik ilkesini ortaya koymasını
sağlamıştır. Artık yapılan ölçümler kesin değildir. Her ölçümde bir belirsizlik vardır. Eğer siz örneğin
elektronun konumunu ve ona bağlı olan hızını ölçmek isterseniz, konumu ne kadar doğru ölçerseniz o
ölçüde hızını ölçemezsiniz yada hızını ölçmedeki belirsizlik artar.
Bu belirsizlik sadece mikro evrende etkili olabiliyor. Makro evrende belirsizlik çok küçük olduğu için
hiçbir etkisi yok biz bunu doğal olarak algılamıyoruz.
SLAYT 27
Klasik fizik ile kuantum fiziğinin en önemli ayrım noktalarından birisidir burası. Klasik fizikte herhangi
iki fiziksel büyüklük eş-zamanlı olarak istenilen duyarlıkla belirlenebilir anlayışı vardır. Kuantum
fiziğinde ise bu durum belirsizlik ilkesiyle verilmektedir. Belirsizlik ilkesi; koordinat-ilgili momentum,
enerji-zaman ve açısal yerdeğiştirme-ilgili açısal momentum gibi kavramlar çiftinin eş zamanlı olarak
istenen duyarlılıkla belirlenemeyeceğini söyler.
Örneğin atom çevresinde hareket eden bir elektronun konumundaki belirsizlik azalırsa,
momentumundaki
belirsizlik artar
SLAYT 28
Bu bölümde maddenin hangi türe ait olduğunu öğrenmeye çalışacağımız bölüm.
SLAYT 29
Fizikçileri şaşırtan bir başka çok önemli konuda mikro evrende yada atomik boyutlarda maddenin ve
ışığın dual (ikili) karakteridir. Diğer bir deyişle madde yani tanecik bazen dalga karakterine bazen de
tanecik karakterine bürünür. Aynı dual karakter ışık için de net bir şekilde gözlenmiştir. Işık bazen
tanecik yani foton gibi bazen de dalga gibi davranır. Ancak ya biri yada öteki duruma hakimdir. İkisi de
aynı anda varolamazlar.
SLAYT 30
Nicem (kuantum) mekaniğinde, madde dalgaları veya de Broglie dalgaları kavramı maddenin dalgaparçacık ikiliğini yansıtır. Kuram 1924'de Louis de Broglie tarafından doktora tezinde önerilmiştir. De
Broglie denklemleri dalga boyunun parçacığın momentumuyla ters orantılı olduğunu gösterir ve
ayrıca de Broglie dalga boyu diye isimlendirilir. Ayrıca madde dalgalarının tekrarsıklığı, de Broglie
tarafından türetildiği gibi, parçacığın toplam enerjisi E'ye – kinetik enerjisinin ve potansiyel enerjisinin
toplamı – doğru orantılıdır.
SLAYT 31
Bu aşamadaki bir sonraki kısmımız ise tünelleme olayı..
SLAYT 32
Kuantum fiziğinin diğer bir çok önemli gözlemi tünel olayı olarak isimlendirilen olaydır. Bu olay bize
mikro dünyada örneğin bir elektronun olmaması gereken yerde bulunabileceğini göstermiştir. Klasik
açıdan bir elektron kendi enerjisinden büyük bir duvarı aşarak duvarın arka tarafına geçemez. Oysa
kuantum mekaniksel denklemler ve gözlemlerimiz göstermiştir ki, bu mikro dünyada her an
gerçekleşen olağan bir olaydır. Örneğin elektronik aletlerimizde kullandığımız transistorler de bu olay
çok olağandır.
SLAYT 33
Kuantum tünelleme olayına bir örnek: Alfa parçacığı atom çekirdeğinin bir parçasıdır. Bunun ağır bir
çekirdekte kopmak için ihtiyaç duyacağı enerji 25MeV kadardır. Oysaki alfa parçacığının ise bundan
çok daha az enerjisi vardır: ki bu da 4 ile 9 MeV kadardır. 1 Yani enerjiyi de sabit bir kavram olarak var
kabul edersek alfa parçacığının hiç bir zaman atomdan kopmaması gerekirdi.
Atom çekirdeğinden bir parça koparabilmek çok büyük bir enerji gerektirir. Materyalist bir bakış açısı
ile hesaplandığında çekirdekten kopması mümkün olmayan parçaların buna rağmen çekirdekten
koptuğu tespit edilmiştir. Ancak yine bu çelişkili durum materyalist zihniyet bir kenara bırakılarak
yapılan hesaplarda ortadan kalkmaktadır. Bohr’un dediği “Hiçbir şey ölçülene kadar yoktur.”
ilkesinden yola çıkılınca bu çelişkiler yaşanmamaktadır.
SLAYT 34
Bu aşamadaki son konumuz ise karşılıklı etkileşim ilkesi..
SLAYT 35
Kuantum fiziği ile klasik fizik arasındaki ilkeler ve yasalar bu denli çelişkili olduğuna göre acaba nerede
ve nasıl bu ikisi kesişebilir diye bakıldığında ise şu sonuç net olarak bulunmuştur. Kuantum fiziği
yasalarından klasik fizik yasaları elde edilebilmektedir (tümevarım ilkesi). Yani mikro dünyanın
verilerinin birleştirilmesi ile makro dünya hakkında bilgiler elde edilebilmektedir. Bu tersinir olmayan
bir ilişkidir. Yani makro dünya (klasik fizik) yasalarından mikro dünya (kuantum fiziği) yasaları elde
edilemez.
SLAYT 36
Şimdi kuantum fiziğinin önemli postülatlarından bohr atom modelini inceleyelim biraz.
SLAYT 37
1913 yılında Niels Bohr, hidrojen atomunun spektrum çizgilerini ve Planck'ın kuantum kuramını
kullanarak Bohr kuramını ileri sürdü. Bu bilgiler ışığında Bohr varsayımları (postulatları) şöyle
özetlenebilir:
1.Bir atomdaki elektronlar çekirdekten belli uzaklıktaki yörüngelerde hareket eder ve bu
yörüngelerdeki açısal momentumu H/2pi'nin tam katlarındaki yörüngelerde dolanan tanecikler
kararlı durumdadır.. Her kararlı hâlin sabit bir enerjisi vardır.
2. Herhangi bir kararlı enerji seviyesinde elektron dairesel bir yörüngede 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 = Eson-Eilk bağıntısı geçerlidir.
4. Elektron hareketinin mümkün olduğu kararlı seviyeler, K, L, M, N, O gibi harflerle veya en
düşük enerji düzeyi 1 olmak üzere, her enerji düzeyi + bir tam sayı ile belirlenir ve genel olarak
"n" İle gösterilir, (n: 1,2,3 ...¥)
Bohr atom modeline göre, çekirdeğe en yakın enerji seviyesine dairesel hareket
yapan elektron kararlıdır, ışık yaymaz. Elektrona yeterli enerji verilirse elektron bulunduğu enerji
seviyesinden daha yüksek enerji seviyesine sıçrar. Atom bu durumda kararsızdır. Kararlı hale
gelmek için elektron tekrar eski enerji seviyesine dönerken almış olduğu enerji seviyesine eşit
enerjide bir Foton (ışın taneciği / dalgası) fırlatır. Atom bu şekilde ışıma yapar.
Slayt 38
Kuantum parçacık fiziğini de inceler.. Parçacık fiziği, fiziğin atomaltı parçacıkları inceleyen dalıdır.
Atomaltı parçacıklar bağımsız olarak ömürleri çok kısa olduğu için normal şartlar altında
gözlemlenemezler. Bu amaçla oluşturulanparçacık hızlandırıcısı denilen dev düzeneklerde,
yüksek elektriksel alan etkisi ile hızlandırılmış parçacıkların manyetik alan etkisi ile odaklanarak
çarpıştırılması ile ortaya çıkan farklı parçacıklar incelenebilir hale getirilmeye çalışılır. Bu işlemlerin
yapılmasında ve yaratılan çarpışmalarda ortaya çıkan enerji miktarları çok büyük
olduğundan parçacık fiziği yüksek enerji fiziği olarak da adlandırılır.
Fermiyonlar, leptonlar ve kuarklardırlar ve şimdiki bilgilerimize göre başka parçacıklardan yapılmamış
olan en temel parçacıklardır. Fermiyonlar, dönüş (spin) kuantum değerleri kesirlidir (½ gibi). Bu
parçacıklar dönüş değerleri kesirsiz (0, 1 gibi) olan bozonlar sayesinde birbirleri ile etkileşirler. İki
çeşitleri vardır.
SYAT 39
• Leptonlarin en çok bilineni elektrondur.
•
Elektron şimdilik başka parçacıklardan yapılmamış olarak kabul edilmektedir.
Leptonların spini (dönüş; parçacığın iç açısal momentumu) ½ ve elektrik yükleri (protonun
elektrik yükünün katları olarak) -1 veya 0 dır. Yunanca lepton hafif temel parçacık anlamına
gelmektedir. Şimdilik (2007'de) bilinen 6 lepton vardır:
• e electron (Elektrik yükü=-1)
• νe elektron-nötrino (Elektrik yükü=0)
• τ tau (Elektrik yükü=-1)
• ντ tau-nötrino (Elektrik yükü=0)
•
•
μ muon (Elektrik yükü=-1)
νμ muon-nötrino (Elektrik yükü=0)
SLAYT 40
Temel parçacıklar içinde adını Murray Gell-Mann ve George Zweig tarafından alan
parçacıklar kuarklardır. Kuarklarda spin ½ ve elektrik yükleri 2/3 veya -1/3 olan parçacıklardır.
Şimdilik (2007'de) bilinen 6 kuark vardır:

u up (ap) (üst, elektrik yükü=2/3)

d down (davn) (alt, elektrik yükü=-1/3)

c charm (çerm) (çekici, elektrik yük=2/3)

s strange (strenç) (tuhaf, elektrik yükü=-1/3)

t top (tap) (tavan, elektrik yükü=2/3)

b bottom (bat`ım] (taban, elektrik yükü=-1/3)
SLAYT 41
hadron
Kuarklar ve/veya antikuarklar gluon tarafından zamklanarak hadronları oluştururlar. Yeğin kuvvet
gereğince kuarklar hadronlar içinde hapsolmuş olarak bulunurlar; serbest parçacık olarak
gözlemlenemezler. 3 kuarktan (veya antikuarktan) oluşan spini kesirli hadronlara Baryonlar (bu
kelime Yunanca ağır anlamındadır), bir kuark ve bir antikuarktanoluşan spini tam sayı hadronlara
ise Mezonlar (bu kelime "Mezzo" orta sözünden gelir) denir.
SLAYT 42
Fonon
Burda gördüğümüz gif Kristal boyunca titreşimin normal modda ilerlemesini göstermektedir
SLAYT 43
Fonon, bir kristal örgüsünde bulunan atomların ortak titreşimlerinin nicesidir. Fiziksel olarak bir
parçacık olmadığı için genellikle paçacığımsı olarak adlandırılırlar. Optik ve akustik fonon olmak üzere
iki çeşidi bulunur. Optik fononların enerjileri daha yüksektir ve fotonla çiftleşmeleri daha kolay olur.
Akustik fononlar ise daha düşük enerjilidir.Bir örgüde tetiklenebilecek fonon sayısını hesaplamak için
birim hücredeki atom sayısı her bir atomun serbestlik derecesiyle çarpılır. Örneğin silisyum kristalinin
birim hücresinde 2 adet silisyum atomu bulunur, her bir atom ise 3 eksende salınabilir (x,y,z)
dolayısıyla silisyum kristalinde toplam 6 adet fonon tetiklenir. Optik fonon sayısı serbestlik derecesi
kadardır. Geriye kalan fononlar ise akustik fononlardır. Yani silisyum kristalinde 3 adet optik ve 6-3=3
adet akustik fonon bulunur.
Fononların süperiletkenlikte önemli rolleri vardır.Cooper Çiftleri fonon alışverişiyle birlikte
kalırlar.Süperiletkendeki titreşim artması veya azalmasıda fonona bağlıdır.
Kristal yapıda tetiklenen fononlar Raman saçılmasıyla gözlemlenebilir.
SLAYT 44
Bİ TANE DE MAKRO BOYUTTAN MİKRO BOYUTA GÖRÜNTÜLEYEBİLECEĞİMİZ VİDEOMUZ VAR
SLAYT 45-46
KAYNAKLAR
SLAYT 47
TEŞEKKÜR