fizik 8 - TC MEB Açık Öğretim Daire Başkanlığı

T.C.
MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI
AÇIK ÖĞRETİM OKULLARI
(AÇIK ÖĞRETİM LİSESİ - MESLEKİ AÇIK ÖĞRETİM LİSESİ)
FİZİK
8
DERS NOTU
YAZAR
AYHAN ALBAY
ANKARA 2014
MEB HAYAT BOYU ÖĞRENME GENEL MÜDÜRLÜĞÜ YAYINLARI
AÇIK ÖĞRETİM OKULLARI DERS NOTLARI DİZİSİ
Copyright © MEB
Her hakkı saklıdır ve Millî Eğitim Bakanlığına aittir. Tümü ya da bölümleri izin
alınmadan hiçbir şekilde çoğaltılamaz, basılamaz ve dağıtılamaz.
Yazar
: Ayhan ALBAY
Grafik
: Hatice DEMİRER
Kapak
: Güler ALTUNÖZ
& #' ! & " &
!&
" ) !(
! $ $
))&" &
&* ! ) # #
') ! " * &*& " * # "& !&
(" &*
&& & %&* &
!!)&&!
*&&*&&)')))*
%***&&
*$&!
" "
) # " *$
& $ !#$&*&*
&")(**#
!&" )
#
')$
İÇİNDEKİLER
1. ÜNİTE
MODERN FİZİK
GİRİŞ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 12
1.1 X IŞINLARI _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 12
1.1.1 Sürekli Spektrum x Işınları _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 16
1.1.2 Karakteristik x Işınları _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 16
1.2 MADDENİN YAPISI_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
1.2.1 İyonik Bağ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
1.2.2 Kovalent Bağ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
1.2.3 Metalik Bağ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
21
22
23
24
1.3 ÇEKİRDEĞİN YAPISI _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 30
1.4 RADYOAKTİVİTE _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
1.4.1 _ Bozunması _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
1.4.2 ` Bozunması _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
1.4.3 a Bozunması _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
37
38
39
40
1.5 NÜKLEER ENERJİ_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 50
1.5.1 Füsyon _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 50
1.5.2 Fizyon _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 53
NELER ÖĞRENDİK _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 57
BİRAZ DÜŞÜNELİM _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 59
1. ÜNİTE TEST SORULARI _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 60
2. ÜNİTE
DALGALAR
GİRİŞ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 67
2.1 PARÇACIK, KARŞITPARÇACIK VE FOTON _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 68
2.1.1 Modern Atom Teorisi _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 69
2.1.2 Yüzyılın Araştırması _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 70
2.2 PARÇACIKLARIN SINIFLANDIRILMASI_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 81
2.3 KUARKLAR _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 89
NELER ÖĞRENDİK _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 96
BİRAZ DÜŞÜNELİM _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 98
2. ÜNİTE TEST SORULARI _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 99
3. ÜNİTE
FİZİĞİN DOĞASI
GİRİŞ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 105
3.1 FİZİĞİN DOĞASI _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 105
NELER ÖĞRENDİK _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 127
3. ÜNİTE TEST SORULARI _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 128
SÖZLÜK _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 130
KAYNAKÇA _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 133
İNDEKS_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 134
BİLİMSEL SEMBOL VE KISALTMALAR _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 135
BİLİMSEL SABİTLER _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 136
BİRİMLERİN SEMBOL VE KISALTMALARI_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 137
UZUNLUK BİRİMLERİ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 138
KATLAR VE ASKATLAR _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 139
TRİGONOMETRİK CETVEL _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 140
ETKİNLİK VE DEĞERLENDİRME SORULARININ CEVAPLARI _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 142
1. ÜNİTE
MODERN FİZİK
Maddelerin yapısını incelenirken, çekirdeğin yapısının ne kadar ilginç olduğu
görülmektedir. Çekirdeğin yapısı incelenirken çekirdekteki atomaltı parçacıkların
yapısı, içerisinde bulunduğumuz kâinatın ne kadar muazzam bir dengeye sahip olduğu bir kez daha tespit edilebilmektedir.
Çekirdeğin yapısında yapılan değişiklikler sonucunda, çok büyük enerji açığa çıktığını ve bu enerjinin birçok santralde üretilen enerjiye eşit olduğu bilinmektedir.
Çekirdekte var olan kuvvetlerin büyüklüğü ne kadardır?
Çernobil faciası sonucu, insanlar ne kadar yıl daha zarar görecektir.
FİZİK 8
NELER ÖĞRENECEĞİZ?
Bu ünitenin sonunda;
1. x ışınlarının nasıl elde edebileceğini açıklayabilecek,
2. Sürekli spektrum x ışınları ile karakteristik x ışınlarının oluşturulma nedenlerini ayırt edebilecek,
3. x ışınlarının özelliklerini açıklayabilecek,
4. x ışınları tüpü ile fotoelektrik olay düzeneğini karşılaştırabilecek,
5. Maddenin yapısını açıklamak için neden x ışınları kullanıldığının farkına varabilecek,
6. x ışınları ile madde etkileşiminden maddeyi oluşturan atomların konum ve
termal titreşimlerinin belirli bir olasılıkla tespit edilebileceğinin farkına varabilecek,
7. Katıları atom veya atom gruplarının düzenli olup olmamasına göre sınıflandırabilecek,
8. Sıvı kristalleri açıklayabilecek,
9. Yarı iletken maddeleri örneklerle açıklayabilecek,
10. Üstün iletken maddeleri örneklerle açıklayabilecek,
11. Teknolojik gelişmeler ile üretilen ürünlerin boyutu arasında ilişki kurabilecek,
12. Çekirdeğin temel özelliklerini açıklayabilecek,
13. Yeğin ve zayıf çekirdek kuvvetlerini açıklayabilecek,
14. Bağlanma enerjisini açıklayabilecek,
15. Bazı atom çekirdeklerinin çeşitli yollarla enerji kaybedebildiklerini ifade
edebilecek,
16. Radyoaktif ışınım sonucu atomun kütle numarası, atom numarası ve enerjisindeki değişimi açıklayabilecek,
17. Radyoaktif bozunmanın üstel doğasını açıklayabilecek,
18. Radyoaktif çekirdeğin bozunma hızını aktiflik olarak açıklayabilecek,
10
FİZİK 8
19. Radyoaktif çekirdeği bozunarak sayısının yarıya inme süresini hesaplayabilecek,
20. Radyoaktifliğin organik numunelerin yaşlarının tayininde nasıl kullanıldığını açıklayabilecek,
21. Çekirdek kaynaşması ( füzyon ) ve çekirdek bölünmesi ( fisyon ) sonucu
enerji açığa çıkabileceğini açıklayabilecek,
22. Nükleer radyasyonun zararlarını ve korunma yollarını açıklayabileceksiniz.
ANAHTAR KAVRAMLAR
x ışınları
Maddenin
yapısı
Çekirdeğin
yapısı
Radyoaktiflik
Nükleer Enerji
11
FİZİK 8
GİRİŞ
1895 yılında x ışınlarının bulunmasıyla, bilim tarihine yeni bir sayfa açılmış ve
bu sayfa insanlık adına büyük bir adım oluşturmuştur. x ışınları tıp dünyasının vazgeçilmez bir yöntemi olmuş ve hala kullanılmaktadır. Hepimizin çevresine x ışınları,
röntgen çektirme kavramı ile girmiş olup, gelecekte de röntgen ile mutlaka tanışır
duruma geleceğimiz tahmin edilebilir.
Maddelerin temel yapı taşı olarak bildiğimiz atom ve atom gruplarını bir arada tutan kimyasal bağların olduğunu hatırlayabiliriz. Katı maddelerdeki atomları bir
arada tutan kimyasal bağlar;
1. İyonik bağlar,
2. Kovalent bağlar,
3. Metalik bağlar,
dır.
Atomların merkezinde, atom boyutunun çok küçük bir kısmı ancak kütlesinin
çok büyük bir kısmı atom çekirdeklerinin de çekirdek kuvvetleri olduğunu öğreneceğiz.
Radyoaktivite ve nükleer enerji, insan sağlığına zararı çok fazla olmakla birlikte
alternatif enerji kaynağı olarak çok kullanılan bir enerji çeşididir.
1.1 X IŞINLARI
1845 yılında doğan Alman fizikçi Wilhelm Conrad Röntgen (Vilyım Konrad
Röntgen) tarafından 1895 yılında üniversitede çalışırken x ışınlarını bulmuştur.
Şekil 01.01: x ışınları tüpü
Şekil 01.01’ de bir x ışınları tüpü ve yapısı gösterilmektedir. İçerisinden elektrik
akımı geçen bir fitil tarafından ısıtılan katot, bol miktar elektron salmaktadır. Hedef
12
FİZİK 8
ile katot arasında yüksek gerilim oluştuğundan, elektronlar ivmeli harekete sahip
olurlar. Hedefin yüzeyi belirli bir açıya sahip olduğundan, elektron demeti belirli bir
açı yapacaktır. Ayrıca elektronlar herhangi bir sapma oluşturmaması için tüpün içi
boşaltılmıştır.
Bu düzeneği hazırlayan Röntgen, elinde tuttuğu düzenekte parmağının kemiklerini görmüş, sonra karısının elinde tutturduğu düzenekte, karısının parmaklarını ve alyansını görmüştür.
(a)
(b)
Resim 01.01: x ışınları ile Röntgen filmleri
(c)
1901 yılında bu buluş W.C. Röntgen’ e Nobel ödülü kazandırmıştır.
Sonuç olarak x ışınları, hızlandırılmış elektronların, metal hedefe çarparak ivmeli hareket yapmaktadırlar. Hedefe çarpan elektronların enerjisi ile oluşan x ışınlarının enerjisi birbiri ile farklılık göstermektedir.
x ışınlarının enerjisi;
E = e . V = himax = h . c = 1
m v2
h min 2 e max
şeklinde verilebilir. Burada,
E : Enerji
e : Elektron yükü
V : Hızlandırıcı gerilim
h : Planck sabiti (h = 6,626 . 10–34 J.s )
imax: x ışınlarının maksimum frekansı
hmin : x ışınlarının minimum dalga boyu
me : Elektronların kütlesi
vmax : Elektronların maksimum hızıdır.
13
FİZİK 8
Büyüklüğün
Adı
Sembolü
Birimi
Enerji
Elektron
Yükü
Gerilim
Maksimum
Frekans
Minimum
Elektronun
dalga
Kütlesi
boyu
E
e
v
imax
hmin
me
vmax
Joule
(J)
Coulomb
(C)
Volt (V)
Hertz (Hz)
A°
kg
m/s
Maksimum hız
Tablo 01.01: Birim Tablosu
ÖRNEK 1: Bir x ışınları tüpünde 1,6 . 10–19 C’ luk yükler ivmelendirilmiş hareket
yapmaktadır. Oluşan x ışınlarının enerjisi 8 . 10–14 Joule olduğuna göre, hızlandırıcı
gerilim kaç Volt’ tur?
ÇÖZÜM:
E = e.V
8.10–17 = 1,6 . 10–19 . V
V = 8 . 10 2
1, 6
V = 5 . 102 Volt
V = 500 Volt
olarak bulunur.
ÖRNEK 2: Bir x ışınları tüpünde oluşan x ışınlarının frekansı 1.10–10 Hz’ dir. Bu
ışınların enerjisini bulunuz (h = 6,626 . 10–34 J.s) ?
ÇÖZÜM:
E = h . imax
E = 6,626.10–34 . 1 . 10–10
E = 6,626 . 10–46 Joule
olarak bulunur.
ÖRNEK 3: Işık hızında hareket eden elektronun enerjisi 6,626.10–18 Joule olduğuna göre, bu elektronun dalga boyu kaç A° dur (c = 108 m/s, h = 6,626 . 10–34 J.s )?
ÇÖZÜM:
E= h.c
h
6, 626 . 10 –34 . 3 . 10 8
6,626 . 10–18 =
h
6, 626 . 10 –34 . 3 . 10 8
h=
6, 626 . 10 –18
14
FİZİK 8
h = 3 . 108 . 10–16
h = 3.10–8 m
h = 3 A°
olarak bulunur.
Planck sabiti h = 6,626 . 10–34 J.s’ dir. Bu değerin 2/’ ye bölümü ile ħ ile bulunabilir.
ħ= h
2/
6, 626 . 10 –34
ħ=
2 . 3, 14
ħ = 1,054 . 10–34 J . s
olur.
ÖRNEK 4: Kütlesi 9,1.10–31 kg olan elektron x ışınları tüpünde ivmelendirilmiş
hareket etmektedir. Bu elektronun hızı 2.103 m/s olduğuna göre enerjisini bulunuz?
ÇÖZÜM:
E = 1 me i2max
2
1
E=
. 9,1 . 10–31 . (2 . 103)2
2
E = 1 . 9,1 . 10–31 . 4 . 106
2
E = 9,1 . 2 . 10–25
E = 18,2 . 10–25 Joule
olur.
ÖRNEK 5: Bir x ışınları tüpündeki elektronların hızı 4.103 m/s dir. Oluşan x ışınlarının frekansı 1 . 10–10 Hz olduğuna göre, elektronun kütlesi kaç kg’ dır (h = 6,626 .
10–34 J . s) ?
ÇÖZÜM:
E = hi = 1 me v2max
2
1
hi =
m v2
2 e max
6,626 . 10–34 . 1 . 10–10 = 1 me . (4 . 103)2
2
1
6,626 . 10–44 = 8 . 106 . me
2
6, 626 . 10 –44
me =
4 . 10 6
15
FİZİK 8
me = 1,6565 . 10–50 kg.
olarak bulunur. Günümüzde kullanılan x ışınlarını oluşturan lambaların çoğu Coolidge lambasıdır. Büyük vakum özelliğine sahip olan bu lambalardaki elektronlar,
ince bir telden yayılmaktadır. Katottan çıkan elektronlar tungstenden yapılmış bir
çubuğa çarptırılır. Belli bir eğimi sahip hedefe çarptırılan elektronlar, kurşun katman
arasından x ışınları demeti olarak çıkarlar.
Etkileşme şekline göre iki tür x ışını vardır.
1.1.1 Sürekli spektrum x ışınları:
Elektron demeti, hedef atomun çekirdeğine yaklaştığında, elektrik alanda ivmeli hareket yaparak dışarı fotonlar yayar. Sürekli enerji spektrumuna sahip, bu fotonlara sürekli x ışınları denir.
Bu olaya da Bremsstrahlung (Biremstrahlunk) veya frenleme radyasyonu denir.
x ışını şiddeti
Şekil 01.02: X ışınları sürekli spektrumu
1.1.2. Karakteristik x ışınları:
Hedef atom üzerine gönderilen elektronlar, hedefteki atomun yörüngesindeki elektronlar ile etkileşimi sonucunda, aldığı enerji ile üst enerji seviyesine çıkarlar.
Kararsız durumdaki enerji seviyeleri bozunarak foton olarak yayılırlar. Enerji seviye-
16
FİZİK 8
leri arasında fark oluşan fotonlara karakteristik x ışınları denir.
Yoğunluk
0,04
0,06
0,08
0,10
Dalga Boyu
Şekil 01.03: Karakteristik x ışınları
x ışınları 0,1 ila 100 A° arasında dalga boyuna sahip elektromanyetik dalga
olup, yüksek enerjili elektronların yavaşlatılması yada atomların iç yörüngelerindeki
elektron geçişleri ile meydana gelir. x ışınlarının özelliklerini aşağıdaki gibi sıralayabiliriz.
x ışınlarının özellikleri
1. Işık hızı ile yayılır,
2. Frekansları çok büyüktür,
3. Dalga boyları çok küçüktür,
4. Enerjileri çok yüksektir,
5. Gazları yoğunlaştırır,
6. Saydam olmayan maddelerden geçebilir, kurşun levhalarca engellenebilir,
7. Doğrular halinde yayılır,
8. Elektrik ve manyetik alandan etkilenmezler.
x ışınları UV’ nin alt sınırı olan 1000 A°’dan başlar, ancak 2 ile 1000 A° arasındaki dalga boylarında çabucak soğurulur, buna çok yumuşak x ışınları denir. 2 ile 0,8
A° arası yumuşak x ışınları, 0,8 A°’dan küçük dalga boylu x ışınlarına ise sert x ışınları
denir.
17
FİZİK 8
X ışınlarının bir çok maddeden giricilik özelliği mevcuttur. x ışınları bina
duvarları, pencereleri vb. yerlerden geçebilir. Yapılan araştırmalar sadece kurşun levhalardan geçemediğini ortaya
koymuştur. Bu nedenle x ışınlarının üretildikleri, hastane röntgen odaları gibi
yerler kurşun levhalarla kaplanmaktadır.
Çünkü x ışınları kurşun malzemeleri tarafından soğrulur (absorbe edilir).
Resim 01.02: Hastanelerdeki kurşun duvarlar
Elektromanyetik spektrumunda x ışınlarının yeri
ELEKTROMANYETİK SPEKTRUM (YAKLAŞIK)
Dalgaboyu(m)
103
102
101
1
10–1
10–2
10–3
10–4 10–5
10–6
10–7
10–8
10–9
Daha uzun
Ultraviyole
Radyo Dalgaları
Mikro Dalgalar
Daha kısa
x Işınları
İnfrared
Görünür
Gama
Şekil 01.04: x ışınlarının elektromanyetik spektrumdaki yeri
Şekil 01.04’ te görüldüğü gibi elektromanyetik
spektrumda x ışınlarının yeri
Gamma ışınlarının dalga boyundan daha küçük ve ultraviyole ışınlarının dalga boyundan daha büyük dalga
boyuna sahiptir. x ışınlarının
frekansı ile gamma ışınlarınınkinden küçük, ultraviyole
ışınlarınkinden büyüktür.
Şekil 01.05’ te görüldüğü gibi metal yüzeylerin
üzerine yeterli bir miktarda
yüksek frekansta ışık düşülürse, metal yüzeylerden
elektronlar kopartılır. Bu
G
Şekil 01.05: Fotoelektrik olay
18
10–10 10–11 10–12
FİZİK 8
olaya fotoelektrik olay denmektedir. x ışınlarının oluşumunda da bir hedefe çarptırılarak ivmeli hareket yaptırılan elektronlar, elektromanyetik dalga yani x ışınları
oluşturmaktadırlar.
x ışınları ile bazı fiziksel olaylar gerçekleşir. Bunlar ;
1. Kırılma
2. Yansıma
3. Polarizasyon
4. Foto elektrik olay
vb. olaylar gerçekleştirilirken x ışınlarından faydalanır. Ayrıca iyon, fotoelektron,
geri tepme elektronu gibi taneciklerde
x ışınlarının etkileşimi sonucu ortaya çıkar. Bu nedenle maddenin yapısını açıklamak için x ışınları kullanılır.
x ışınlarının dalga boyları 0,1 ile
100 A° arasındadır.
Şekil 01.06’ da da görüldüğü gibi
atomların boyutu 10–10 m düzeyindedir.
Bu düzeyde x ışınlarının dalga
boyu 0,1–100 A° olduğuna göre x ışınlarının dalga boyu ile atomun boyu ilişkisi karşılaştırılabilir. Aynı şekilde atomlar
arası uzaklık ile x ışınları dalga boyu da
birbirine çok yakındır.
x ışınları katı maddeler üzerindeki
etkileri şekil 01.07’ de gösterilmiştir. x
ışınları, katı maddeyle etkileşimi sonucu, bir kısmı direk geçmektedir. Bir kısmı saçılırken, bir kısmı da yansır. Ancak
enerjilerinin bir kısmını madde üzerinde
bırakır yani soğrulur.
x ışınlarının madde ile etkileşimi
sonucu, kırınıma uğrayabilirler. Kırınıma
uğrayan ışınların şiddeti üzerinde bir takım hesaplamalar yapıldığında atomların konumları ve titreşim özelliklerinden
bir çok bilgi elde edilebilir. Bu bilgiler
bize atomun yapısı hakkında bilgi verir.
Şekil 01.06: Atom
x ışınları
Yansır
KATI MADDE Soğurulur
Direkt geçer
Saçılır
Şekil 01.07: x ışınları
19
FİZİK 8
1.1 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA
Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak
doldurunuz.
Planck
Manyetik
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Büyük
1895
Karakteristik
100
Yoğunlaştırma
x ışınlarını Alman fizikçi Röntgen ………………………. yılında bulmuştur.
h = 6,626 . 10–34 J.s değeri olarak bilinen sabit, ………………… sabitidir.
Etkileşme şekline göre iki tür x ışını vardır. Bunlardan birincisi sürekli
spektrum x ışınları diğeri ise ………………………. x ışınlarıdır.
x ışınları 0,1 ile ………………………….. A° arasında dalga boyuna sahip olabilirler.
x ışınlarının özelliklerinden biride frekanslarının çok ………………….
olmasıdır.
x ışınları gaz maddeleri ……………………………… özelliğine sahiptir.
x ışınlarının, elektrik ve …………………………………….alandan etkilenmeme özelliği vardır.
1.1 ETKİNLİKLER: DOĞRU–YANLIŞ
Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez
içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız.
(….) 1. x ışınları hızlandırılmış elektronların, metal hedefe çarptırılarak ivmeli
hareket yaptırılmasıyla oluşur.
(….) 2.
(….) 3.
(….) 4.
(….) 5.
(….) 6.
x ışınlarının enerjisini E = e . V formülü ile bulunur.
x ışınları demir, bakır ve çelik gibi maddelerden geçemezler.
x ışınlarının frekansları çok küçük, dalga boyları çok büyüktür.
x ışınları doğrular halinde yayılırlar.
x ışınları ile kırılma, yansıma, fotoelektrik olay gibi bazı fiziksel olayları
gözlemlemek mümkündür.
(….) 7. Çok yumuşak x ışınlarının dalga boyları 2 A°’dan küçük dalga boyuna
sahiptir.
(….) 8. x ışınları, elektromanyetik spektrumda mor ötesi ve kızıl ötesi ışınlar
arasında yer alır.
20
FİZİK 8
1.2 MADDENİN YAPISI
Doğadaki tüm maddeler moleküllerden, moleküller atom ya da atom gruplarından oluşur. Katı maddeler kimyasal bağlarla yani çekim kuvvetlerinin etkisiyle bir
arada tutunurlar.
Aslında tüm katı maddeleri, iki şekilde sınıflandırmak mümkündür.
1. Kristal madde,
2. Amorf madde.
Kristal maddeler, saf ( katışıksız )
halde olan maddelerdir. Kristal yapıdaki
maddelerin molekülleri ve atomları düzenli bir biçimde yerleşmişlerdir. Kristal
maddeler, çok değişik türdedirler. Kristal
maddelere örnek olarak tuz, şeker vb.
verilebilir.
Amorf maddeler ise, atom ve molekül yapıları belirli bir düzende olmayan
maddelerdir. Amorf gibi gözüken katıların pek çoğu da çok küçük kristallerden
oluşmuştur. Amorf maddelere verilecek
örnek ise camdır.
Şekil 01.08: Kristal madde yapısı
Hem kristal hem de amorf maddelerin sıcaklığı değişmediği sürece yapıları biçim ve boyutları değişmez. Çünkü
bu katı maddeleri oluşturan molekül ve
atomlar arası kuvvetlerin çok güçlü olmasıdır.
Şekil 01.09: Amorf madde yapısı
Kristal maddeler erirken erime
noktaları değişmez, ancak amorf maddeler saf olmadığından ısıtıldıklarında
esnekleşirler.
Kristal ve amorf maddeler, normal sıcaklıklarında çok küçük hareketlidir denebilir. Bu hareketlilik titreşim olarak tanımlanabilir. Yani katı maddelerin atomları çok
küçükte olsa titreşmektedir.
21
FİZİK 8
Katı maddelerin bir arada tutunmasını sağlayan birçok bağ, birçok kuvvet vardır. Aynı cins ya da farklı cins atomları bir arada tutan kuvvetlere kimyasal bağlar
denir. Ancak helyum, neon, argon gibi soygazlar bileşik yapmadıkları için tek atom
halinde bulunurlar.
Kimyasal bağların birçok çeşidi vardır. Bunlar;
tİyonik bağ,
tKovalent bağ,
tMetalik bağ,
t)ƌESPKFObağ,
t7BOEFS8BBMTbağ.
1.2.1 İyonik Bağ
Na
+
Cl
Na
+
Na+1
Cl
Cl–
Şekil 01.10: NaCI (Sodyum klorür) ün iyonik bağ oluşumu
Şekil 01.10’ da sodyum ve klor atomları arasında iyonik bağ oluşarak NaCI (
Sodyum klorür ) bileşiği oluşturur.
İyonik bağ oluşacak maddeler, iyonik yapılı maddelerden oluşur.
Ayrıca iyonik bağı oluşturan iyonik
maddelerden biri metal diğeri ametaldir. İyonik bileşikler oda sıcaklığında katı
halde bulunur. Kristal yapıda olan bu katılar, sert ve kırılgan özelliğe sahiptirler.
Ayrıca katı halde iken elektriği iletmezler.
İyonik bağlı bileşikler çok kuvvetli
şekilde bir şekilde birbirini çekerler ve
bir düzende dizilmişlerdir (Şekil 01.11 ).
Bu düzenli diziliş, düzgün geometrik şekiller oluşturur.
Şekil 01.11: Amorf madde yapısı
22
FİZİK 8
İyonik bağlı bileşiklerin özellikleri,
1. Belirli geometrik düzen içinde dizilirler,
2. Oda sıcaklığında katı halde ve kristal yapıdadırlar,
3. Elektrik akımını iletmezler,
4. Sulu çözeltileri elektrik akımını iletirler,
5. Sert ve kırılgandırlar,
6. İyonik bileşiklerinin formülü yazılırken önce (+) sonra (-) yüklü iyon yazılır.
1.2.2 Kovalent Bağ
O
+
O
O
O
Şekil 01.12: Kovalent bağ
Ametal atomların kararlı bir yapıya ulaşmasıyla oluşan bağlara kovalent bağ
denir. Kovalent bağda atomlar arası elektronlar ortaklaşa kullanılır (Şekil 01.12).
Oksijen gibi bir çok ametal atom, başka ametallerle bileşik oluşturur. Örneğin
CO, H2O, NO2, CO2 gibi bileşikler.
Kovalent bağlı bileşiklerin en küçük birimi moleküllerdir. Kovalent bağlar farklı cins molekülerden oluştuğu
gibi, aynı cins moleküllerden de oluşabilir. Örneğin O2, H2, F2, N2 gibi.
Şekil 01.13’ de hem hidrojen hem
de oksijen atomları kovalent bağ sonucu kararlı hale gelirler.
Şekil 01.13: H2O molekülü
Kovalent bağlı bileşiklerin özellikleri;
1. Farklı cins moleküllerden oluştuğu gibi, aynı cins moleküllerden de oluşabilir,
2. Ortaklaşa atom kullanarak molekül oluştururlar,
23
FİZİK 8
3. Bileşik yaparak kararlı hale gelirler,
4. Formül oluştururken, iyon yükleri çaprazlama yapılarak yazılır,
5. Polar ve apolar olmak üzere iki çeşit kovalent bağ vardır.
1.2.3 Metalik Bağ
Metaller arasında, bir yada birden
çok atomu bir arada tutan kimyasal bağlara metalik bağ denir. Metalik bağ, metal atomlardaki serbest elektronların yer
değiştirmesi sonucu, paylaşılarak oluşan
bağlardır.
Metalik bağ, genellikle yüksek
erime noktasına sahip olduklarından
atomlar arasında çok güçlü bir bağ çeşididir.
–
–
Zn
2+
Zn
2+
–
–
Metalik bağların özellikleri;
Şekil 01.14: Metalik bağ
1. Metaller arasında oluşur,
2. Aynı atomdan ya da farklı atomlardan oluşabilir,
3. Serbest elektronların yer değiştirmesi sonucu oluşur,
4. Çok güçlü bağdır,
5. Dayanıklılık, serttirler, ayrıca ısı ve elektrik
iletirler, parlak maddeler oluşturur,
6. Kovalent bağ ile benzerlik gösterir.
Katı maddeler, amorf ve kristal madde olma
özelliğine sahiptir. Ancak sıvı maddeler, kristal madde şeklindedir. Avusturyalı bilim insanı F.Reinitzer
(Reyinitzer) 1888 yılında sıvı kristaller üzerinde bir
çok araştırma yapmıştır.
Daha sonra Alman fizikçi D.Lehmann ( Lihman ) sıvı kristalleri mikroskobik boyutlarda inceleme çalışmaları yapmıştır.
Sıvı kristaller, hem sıvı hem de katı kristal
özelliklerine sahip kimyasal maddelerdir.
24
Resim 01.03: F.Reinitzer
–
FİZİK 8
Sıvı kristalleri, hem akışkan özelliğe sahip, hem de molekülleri kristal şeklince görülebilir. Ancak sıvı kristaller, her
zaman sıvı kristalik özellik göstermeyebilir. Örneğin suyun, buz haline geçmesi
olayında görüldüğü gibi.
Sıvı kristaller 3 farklı şekilde sınıflandırılır.
Şekil 01.15: Sıvı kristal
1. Termotropik,
2. Liyotropik,
3. Metalotropik.
Termotropik ve liyotropik olanlar organik moleküllerden oluşur. Metalotropik olanlar ise hem organik hem de
inorganik moleküllerden oluşmaktadır.
Resim 01.04: Su-buz
Sıvı kristaller hem doğada hem de teknolojik uygulamalarda görülmesi mümkündür. Modern elektronik göstergelerin çoğu sıvı kristallerdir.
Sabun köpüğü
Deterjan köpüğü
Tütün Mozaik Virüsü
Resim 01.05: Sıvı kristaller
Resim 01.05’ te görülen sabun - deterjan köpükleri ile tütün mozaik virüsü sıvı kristale örnek verilebilir.
Elektrik iletkenliği bakımından iletken maddeler
ile yalıtkan maddeler arasında kalan maddelere yarı
iletken madde denir. Normalde yalıtkan olan bu madŞekil 01.16: Yarı iletken
25
FİZİK 8
deler, bir ya da birkaç elektron serbest hale getirilerek iletken hale gelirler. Bu şart ısı,
ışık, manyetik etki yada elektriksel gerilim gibi dış şartlardır.
Yarı iletken maddeler değerlik yörüngelerinde dört elektron bulunur. Bu nedenden dolayı iletkenlerle yalıtkanlar arasındadır. En yaygın olarak kullanılan yarı
iletkenler silisyum ve germanyumdur.
Şekil 01.17: Silisyum ve Germanyum yarı iletken
Yarı iletken maddeler, iletkenlerden yaklaşık 10–10 defa az iletken, yalıtkanlardan yaklaşık 1014 defa daha fazla iletkendirler.
Yarı iletkenler, son yörüngelerinde dört elektron bulunduğundan, son yörüngesindeki elektron sayısını sekize çıkarma ve kararlı hale gelme çabasındadırlar. Bunun için silisyum ve germanyum atomları kullanılır. Kararlı hâle gelebilmek için kovalent bağ oluşur. Oluşan kovalent bağ ile silisyum ve germanyuma kristal özelliği
kazandırır. İki çeşit yarı iletken mevcuttur.
1. p tipi yarı iletken,
2. n tipi yarı iletken.
Yarı iletkenler, artık teknolojinin vazgeçilmezlerindendir. Elektrik ve elektronik
devrelerde, dijital göstergelerde olmak üzere çok fazla kullanım alanı mevcuttur.
Bazı element ve alaşımlar belirli bir sıcaklık altında soğutulduğunda, elektrik
iletkenliğindeki direnç sıfır olur. Bu duruma üstün iletkenlik yada süper iletkenlik
denir.
1911 yılında Hollandalı fizikçi Heike Kamerlingh Onnes (Heyke Kamerlink
Onis) belirli şartlarda civanın üstün iletken olduğunu deneysel olarak ispatlamıştır.
Sonraki yıllarda yapılan araştırmalarda bir çok elementin ve binlerce metal alaşımın
üstün iletken olduğu tespit edilmiştir.
26
FİZİK 8
Üstün iletkenlik, bir metalin kristal örgüsündeki serbest elektronunun
pozitif iyonlar ile etkileşmesi sonucu
kristal örgüde bozukluklar oluşur. Birbirini itmesi gereken elektronlar arasında
bir çekim kuvveti oluşur. Buda metalde elektron çiftleri oluşturmaktadır. Bu
metal çiftlerine Cooper çifti de denir. Bu
çiftler üstün iletkenliğin nedenidir. Saçılmaya bağlı olan elektriksel iletkenlik,
saçılmanın az olmasıyla oldukça yüksek
Şekil 01.18: Üstün İletken Yapısı
bir iletkenlik özelliğine sahip olan üstün
iletkenler, Amerikalı fizikçiler tarafından 20. yüzyılın ortalarında kuramsal olarak ispatlanmıştır.
Üstün iletkenin kullanım alanları;
1. Jet trenler,
2. Sır mıknatıslar,
3. Üstün iletken kablolar,
4. Demiryolları,
5. Parçacık çarpıştırmaları,
6. Elektronik devreler,
7. Robotlar.
dır.
Gelişen teknoloji ile birlikte hayatımızda gelişmekte, bu gelişme iki yönde bir
gelişme olduğu aşikardır. Makroskopik boyuttaki bir çok ürün teknolojinin gelişimi
ile mikroskobik ve nano teknoloji boyutunda üretilen ürünlere yerlerini bırakmıştır.
Teknolojik gelişme, ürünlerin küçülmesine neden olmakta ve minyatürleşme
sürecindedir.
Resim 01.06: TV’ deki gelişim
27
FİZİK 8
Resim 01.07: Radyodaki gelişim
Resim 01.08: Bilgisayardaki gelişim
Resim 01.09: Telefondaki gelişim
Resim 01.06, 07, 08, 09’ da görüldüğü gibi bir çok ürün mikro boyuta gelmiştir.
Artık bu gelişim mekatronik denilen alanı oluşturmuş ve bu oluşum büyük bir sektör haline gelmiştir.
Nano teknoloji oluşturan yeni makine, sistem ve aletler hayatımıza çıkmayacak şekilde girmiş tasarım - üretim ikilisinde uzunca bir yol almıştır. Bu teknolojik
süreci etkileten 3 temel konu bulunmaktadır.
1. Eski alet, makine vb. materyallerden çok daha üstün özelliklere sahip ürünler ortaya çıkmıştır,
28
FİZİK 8
2. Transistörün icadı ile ürün parçaları, seri ve daha ucuz imalat yapılmaya başlamıştır,
3. Olağanüstü küçük boyutlardaki ürünler, tasarım mühendisliğini talep etmiş
ve bununla beraber yeni ürünlere ihtiyaç duyulmuştur.
Nano teknolojide, atom veya moleküllerin işlenerek hassas birleşmesi sonucu
birçok ürün ortaya çıkmıştır. Bu teknoloji ile gitgide küçülen teknolojilerde atomik
boyutta olabileceği konusu hala düşündürücü bir durumdur.
1.2 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA
Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak
doldurunuz.
Amorf
Nano
İletmez
Soygazlar
Kimyasal
n tipi
Silisyum
İyonik
Üstün
1.
Katı maddeleri iki şekilde sınıflandırmak mümkündür. Bu sınıflar kristal
madde ve ……………………….. maddedir.
2.
Aynı cins veya farklı cins atomları bir arada tutan kuvvetler bir bağ oluşturur. Bu bağa ……………….. bağ denir.
3.
……………………………. bileşik yapamazlar.
4.
NaCI (Sodyum klörür) …………………………… bağ ile bileşik oluşturur.
5.
İyonik bağla bağlı bileşikler elektriği ………………… ler.
6.
Yarı iletken malzemelerde genellikle …………………. ve germanyum
elementleri kullanılmaktadır.
7.
İki çeşit yarı iletken vardır. p tipi ve …………………….yarıiletkenlerdir.
8.
Jet trenlerin yapımında ……………………… iletkenler kullanılır.
9.
Makroskopik boyuttaki malzemeler, teknoloji ile mikroskobik boyutlarda
malzemeler üretilmeye başlanmıştır. Bu teknolojiye ……………………
teknoloji denir.
29
FİZİK 8
1.2 ETKİNLİKLER: DOĞRU–YANLIŞ
Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez
içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız.
(….) 1. Katı maddeler iki çeşitte sınıflandırılır. Kristal maddelere örnek olarak
tuz ve şeker verilebilir.
(….) 2. Ametal atomlarla, ametal atomların birleşmesinde kovalent bağ
oluşur.
(….) 3. H2O ( su ) molekülü iyonik bağ ile oluşmuştur.
(….) 4. Metalik bağlar, metaller arasında oluşur ve çok güçlü bir bağdır.
(….) 5. Sıvı kristaller, termotropik ve metalotropik olmak üzere ikiye ayrılır.
(….) 6. Sıvı kristallere sabun ve deterjan köpüğü örnek olarak verilebilir.
(….) 7. Yarı iletken maddeler, iletken maddelerden 1010 daha iyi iletkendirler.
(….) 8. 1911 yılında bulunan ilk üstün iletken germanyumdur.
(….) 9. Nano teknolojinin gelişimine örnek olarak tüplü TV, let TV örneği
verilebilir.
1.3 ÇEKİRDEĞİN YAPISI
Bölünemez denilen atom, merkezinde çekirdek bulunan, çekirdek çevresinde yörüngelerde dolanan elektronlardan oluşmuştur. Elektronlar atomdan
ayrılabilmekte olduğu çok önceden
ispatlanmış ancak çekirdek çok küçük
bir yer kapladığından bilgi sahibi olmak
güç olmuştur.
Çekirdek hakkında ilk çalışmaları
Rutherford yapmıştır. 1920 yılına kadar
birçok elementin kütlelerinin ölçümü
yapılmıştır. Bu ölçümler sonucunda elementlerin kütlelerinin, hidrojenin kütlesinin katları ya da katlarına çok çok yakın
Şekil 01.19: Atom
olduğu tespit edilmiştir.
Daha sonra Rutherford çekirdekte proton dediği pozitif (+) yüklü ve proton
sayısı kadar da çekirdeğin dışında elektron yani negatif (–) yüklü parçacık olduğunu
düşünmüştür. Bununla beraber çekirdekte yüksüz olan nötron yüklerin varlığını ve
nötronların kütlesinin, protonun kütlesine eşit olduğunu açıklamıştır.
30
FİZİK 8
Parçacık
Yük(C)
Kütle(kg)
Proton
+1,6 . 10–19
1,672 . 10–27
Nötron
0
1,674 . 10–27
Elektron
–1,6 . 10–19
9,109 . 10–31
Tablo 01.02: Parçacıkların özellikleri
Yapılan diğer araştırmalarla, proton ve nötronun çekirdekte bulunduğu ve bu
parçacıklara nükleon adı verilmesi kabul görmüştür. Çekirdekteki nükleonlar yani
proton ve nötronlar, çekirdeğin kütlesini oluşturmaktadır. Bu nedenle elementlerin
kütle numarası, proton sayısı ( Z ) ve nötron sayısı ( N )’ nın toplamına eşit olduğu
ortaya çıkmıştır. Kütle numarası ( A ) ,
Kütle numarası = Proton sayısı + Nötron sayısı
A=Z+N
ile bulunur.
Elementlerin belirli bir düzende sıralamak için birçok çalışma yapılmıştır. Ancak şu anda kullanılmakta olan ve atom numarasına göre sıralanmış periyodik tablo
oluşturulmuştur.
1
1
2
Be
Berilyum
9.012182
2
8
1
sodyum
22.989770
19
4
H
37
Rb
Rubidyum
85.4678
55
6
Cs
Sezyum
132.90545
87
7
Fr
Fransiyum
(223)
Metal
13
Liquid
Br
12
Mg
2
8
8
1
20
Ca
38
Sr
Stronsiyum
87.62
2
8
18
18
8
1
Ba
2
8
18
32
18
8
1
Ra
56
Baryum
137.327
88
Radyum
(226)
Ametal
2
8
2
2
8
18
18
8
2
2
8
18
32
18
8
2
Soygaz
4
Sc
39
Y
İtriyum
88.90585
5
IVB
2
8
9
2
21
Skandiyum
44.955910
2
8
18
8
2
Gas
Tc
Synthetic
22
Ti
VB
2
8
10
2
Titan
47.867
2
8
18
9
2
40
Zr
Zirkonyum
91.224
72
57 to 71
Hf
Hafniyum
178.49
104
89 to 103
Rf
Rutherfordium
(261)
57
La
Lantan
138.9055
89
Ac
Aktinyum
(227)
6
23
V
VIB
2
8
11
2
Vanadyum
50.9415
2
8
18
10
2
41
Nb
Niobyum
92.90638
1
8
18
32
10
2
Ta
2
8
18
32
32
10
2
Db
2
8
18
18
9
2
Ce
2
8
18
32
18
9
2
Th
73
Tantal
180.9479
105
Dubnium
(262)
58
Seryum
140.116
90
Toryum
232.0381
7
24
Cr
42
Mo
Molibden
95.94
2
8
18
32
11
2
W
2
8
18
32
32
11
2
Sg
2
8
18
19
9
2
Pr
2
8
18
32
18
10
2
Pa
74
Volfram
183.84
106
Seaborgium
(266)
59
Praseodim
140.90765
91
Protaktinyum
231.03588
9
VIIB
2
8
13
1
Krom
51.9961
2
8
18
12
1
8
25
Mn
43
Tc
Teknesyum
(98)
2
8
18
32
12
2
Re
2
8
18
32
32
12
2
Bh
2
8
18
21
8
2
Nd
2
8
18
32
20
9
2
U
75
Renyum
186.207
107
Bohrium
(264)
60
Neodim
144.24
92
Uranyum
238.02891
11
VIIIB
2
8
13
2
Mangan
54.938049
2
8
18
13
1
10
26
Fe
2
8
14
2
Demir
55.8457
2
8
18
13
2
44
Ru
Rutenyum
101.07
2
8
18
32
13
2
Os
2
8
18
32
32
13
2
Hs
2
8
18
22
8
2
Pm
2
8
18
32
21
9
2
Np
76
Osmiyum
190.23
108
Hassium
(269)
61
Prometyum
(145)
93
Neptunyum
(237)
27
Co
IB
2
8
15
2
Kobalt
58.933200
2
8
18
15
1
45
Rh
Rodyum
102.90550
28
Ni
Nikel
58.6934
2
8
18
16
1
Palladyum
106.42
Ir
2
8
18
32
32
14
2
109
2
8
18
32
32
Meitnerium 15
2
(268)
110
Mt
Ds
2
8
18
23
8
2
Sm
2
8
18
24
8
2
Eu
2
8
18
32
22
9
2
Pu
2
8
18
32
24
8
2
Am
İridyum
192.217
62
Samaryum
150.36
94
Plutonyum
(244)
2
8
18
32
15
2
46
Pd
2
8
18
32
14
2
77
2
8
16
2
78
Pt
Platin
195.078
Darmstatilum
(271)
63
Europyum
151.964
95
Amerikyum
(243)
29
Cu
2
8
18
1
Bakır
63.546
2
8
18
18
0
47
Ag
Gümüş
107.8682
2
8
18
18
1
Kadmiyum
112.411
2
8
18
32
17
1
Au
2
8
18
32
32
17
1
111
112
Rg
Uub
2
8
18
25
8
2
Gd
2
8
18
32
25
8
2
Cm
79
Altın
196.96655
2
8
18
32
18
1
48
Cd
2
8
18
32
32
Roemgenium 18
1
(272)
64
Gadolinyum
157.25
96
Curiyum
(247)
80
Hg
Civa
200.59
Ununbium
(285)
2
8
18
25
9
2
Tb
2
8
18
32
25
9
2
Bk
65
Terbiyum
158.92534
97
Berkelyum
(247)
8
VIIA
2
6
9
2
7
10
O
F
Ne
Azot
14.00674
Oksijen
15.9994
Fluor
18.9984032
Neon
20.1797
31
Ga
2
8
3
49
In
İndiyum
114.818
14
Si
2
3
4
Silisyum
28.0855
2
8
18
3
Galyum
69.723
2
8
18
18
2
VIA
2
5
7
32
Ge
Fosfor
30.973761
2
8
18
4
Germanyum
72.64
2
8
18
18
3
Kalay
118.710
33
As
2
8
18
5
Antimon
121.760
34
Se
2
8
18
6
Tellur
127.60
35
Br
2
8
18
7
İyod
126.90447
36
Kr
2
8
18
18
7
Ksenon
131.293
Uuq
Uup
Uuh
Uus
Uuo
Urunquadium
(289)
Ununpentium
(288)
Ununhexium
(292)
Ununseptium
Ununoctium
2
8
18
27
8
2
Dy
2
8
18
32
27
8
2
Cf
66
Disprosyum
162.500
98
Kaliforniyum
(251)
1
114
2
8
18
28
8
2
Ho
2
8
18
32
28
8
2
Es
67
Holmiyum
164.93032
99
Einsteinyum
(252)
1
Bizmut
208.98038
1
115
2
8
18
29
8
2
Er
2
8
18
32
29
8
2
Fm
68
Erbiyum
167.259
100
Fermiyum
(257)
84
Po
Polonyum
(209)
116
2
8
18
30
8
2
Tm
2
8
18
32
30
8
2
Md
69
Tulyum
168.93421
101
1
2
8
18
31
8
2
2
8
18
32
31
Mendelevyum 8
(258)
2
85
At
Asatatin
(210)
117
70
Yb
İtterbiyum
173.04
102
No
Nobelyum
(259)
2
8
18
32
18
7
54
Xe
Ununtrium
(284)
113
83
Bi
K
L
2
8
8
K
L
M
2
8
18
8
K
L
M
N
2
8
18
18
8
K
L
M
N
O
2
8
18
32
18
8
K
L
M
N
O
P
Kripton
83.798
Uut
Kurşun
207.2
2
8
18
32
18
6
53
I
2
8
Argon
39.948
Brom
79.904
2
8
18
18
6
18
Ar
2
8
18
32
32
18
2
82
Pb
2
8
18
32
18
5
52
Te
2
8
7
Klor
35.453
Selenyum
78.96
2
8
18
18
5
17
Cl
Tl
Talyum
204.3833
2
8
18
32
18
4
51
Sb
2
8
6
Kükürt
32.066
Arsenik
74.92160
2
8
18
18
4
16
S
2
8
18
32
18
2
81
2
8
18
32
18
3
50
Sn
2
8
5
15
P
K
Helyum
4.002602
N
IIB
2
8
18
2
VA
2
4
2
He
Karbon
12.0107
Alüminyum
26.981538
Çinko
65.409
6
17
C
Al
Zn
IVA
2
3
16
Bor
10.811
12
30
15
B
13
3
IIIB
2
8
8
2
H
5
Lantanit
Kalsiyum
40.078
2
8
18
8
1
14
IIIA
*HoLüPHWDOOHUL
2
2
Magnezyum
24.3050
Hidrojen
1.00794
5
4
Lityum
6.941
Na
Alkalin
IIA
2
1
Li
11
3
VIIIA
Solid
2
Hidrojen
1.00794
2
c
Aktinit
Alkali metal
1
H
3
18
New
Original
IA
1
1
86
Rn
Radon
(222)
K
L
M
N
O
P
Q
118
2
8
18
32
8
2
Lu
2
8
18
32
32
8
2
Lr
71
Lutesyum
174.967
103
Lawrenclyum
(262)
2
8
18
32
9
2
2
8
18
32
32
9
2
Tablo 01.03: Periyodik tablo
31
FİZİK 8
Kullandığımız periyodik tablodaki sıralamadaki her bir elementin yapısı
Atom numarası
40
Zr
Sembol
Şekil 01.20: Elementlerin periyodik tabloda gösterimi
Şekil 01.20’ deki gibidir. Atomun çekirdeğindeki proton sayısı, atom numarasına eşittir. Bir elementin kimliği kütle numarası ( A ) ve atom numarası ( Z )’ dir.
Kütle numarası
A
Element
Z
Atom numarası
X
Şekil 01.21: Elementlerin Gösterimi
ÖRNEK 6: Hidrojen;
1
Simgesi H, kütle numarası 1, atom numarası 1 : 1 H
Oksijen;
Simgesi O, kütle numarası 16, atom numarası 8 : 16 O
8
Demir;
56
Simge Fe, kütle numarası 56, atom numarası 26 : 26 Fe
Bu elementlerin kimliklerine göre, nötron sayıları kolayca
N=A–Z
den bulunabilir.
Çekirdekte proton ve nötronları bir arada tutan bir kuvvet vardır. Bu kuvvetler
ise iki çeşittir.
1. Yeğin çekirdek kuvveti,
2. Zayıf çekirdek kuvveti.
Yeğin çekirdek kuvvetine güçlü çekirdek kuvveti de denilmektedir. Yeğin çekirdek kuvveti hadron denilen parçacıklar arasında oluşmaktadır. Aslında elektromanyetik kuvvet, protonları birbirine itmeye çalışırken, yeğin kuvvet proton ve nötronları bir arada tutmaktadır.
32
FİZİK 8
p
p
p
İtme Kuvveti
n
Yeğin Kuvvet
Şekil 01.22: Çekirdekteki kuvvetler
Şekil 01.22’ deki yeğin çekirdek kuvvetinin etkisi, atom çekirdeği ölçeğindeki
uzaklıklarda birkaç femtometre boyutundadır. Nükleonlar arası 1-2 fm ( fermi ) boyutunda olduğuna göre çekirdek kuvvetinin etkisi 1.10–15 m. ölçüsündedir.
1 fermi = 10–15 metre
Var olan bir gerçekte, yeğin kuvvetin mezon adı verilen taneciklerin yer
değiştirmesi sonucu ortaya çıktığı düşünülmektedir. En çok tanınan mezon
pi-mezonudur.
Hidrojen
1,2 fm
Karbon
2,7 fm
Sonuç olarak yeğin kuvvetin varlığı kesin olarak bilinmekte, ancak üç
boyutlu olarak gösterilememektedir.
Gümüş
5,7 fm
Uranyum
7,4 fm
Element
Yarıçap ( Fermi )
Tablo 01.04: Bazı elementlerin yarıçapları
Zayıf çekirdek kuvveti, tanecik fiziğinin en gizemli kuvveti olarak tanımlanmaktadır. Zayıf kuvvet, taneciklerin parçalanıp, başka taneciklere dönüşmesi sırasında ortaya çıkmaktadır. Tanecik dönüşümleri çok kısa bir zaman diliminde gerçekleşmektedir. Bu zaman dilimi, saniyenin milyarda biri gibi bir süredir.
Şekil 01.23: Zayıf kuvvet
Zayıf kuvvet bilindiği kadarı ile taneciğin içinde var olan bir kuvvettir.
33
FİZİK 8
Çekirdek içindeki nötronların varlığı, protonlar arasındaki itme kuvvetlerini dengelemektedir.
Çekirdekte bulunan nükleonları bir arada tutan bir kuvvet vardır. Bu kuvvetin kaynağı, kütlenin enerjiye dönüşmesidir. Enerjiye dönüşen bu kütle miktarına, kütle farkı veya kaybı denir. Kütle kaybı tüm elementler için farklılık göstermekte
olup bu miktar toplam kütlenin % 1’ i kadardır. Kütle kaybına
eşit olan enerji, çekirdekteki nükleonları bir arada tutan enerjidir.
Resim 01.10: 1949
yılı Nobel ödülü alan
Yukowa
Bu sonuçlardan yola çıkarak, proton
ve nötronları birbirine bağlayan enerjiye
bağlanma enerjisi olduğu sonucu ortaya çıkar.
Çekirdekteki bağlanma enerjisi, atomik kütle birimi u yada MeV’ dir. Bağlanma
enerjisi
Eb = 6m . c2
Şekil 01.24: Bağlanma enerjisi
ile hesaplanabilir.
ÖRNEK 7:
Helyum atomunun çekirdek bağlanma enerjisi 28,31 MeV’ dir. 1 u’ nun enerji
eşdeğer MeV/c2 olduğuna göre kütle kaybını bulunuz?
–
+
+
–
Şekil 01.25: Helyum atomu
34
FİZİK 8
ÇÖZÜM:
Eb = 6m . c2
28,31 MeV = 6m . (932 MeV / u)
6m = 0,0303 u
olarak bulunur.
Element
Bağlanma enerjisi (MeV)
Hidrojen
2,2
Helyum
28,3
Karbon
92,1
Oksijen
127,5
Demir
492,3
Bakır
552,1
Uranyum
1803
Tablo 01.05: Bazı elementlerin bağlanma enerjileri
Bağlanma enerjisi, çekirdeğin kararlılığı ile ilişkilidir. Çekirdeğin kararlılığı ise
nükleon başına düşen bağlanma enerjisi ile ilişkilidir.
Bağlanma Enerjisi
Fe
50
100
150
200
Kütle Numarası
Şekil 01.26: Bağlanma enerjisinin-kütle numarası değişim grafiği
35
FİZİK 8
Şekil 01.26’ da elementlerin kütle numaralarına bağlı olarak, bağlanma enerjisi değişim grafiği verilmiştir. 50 - 100 kütle numarası arasındaki elementler kararlı
bölgededir. Atom numarası 56 olan Fe ( Demir ) ise bu grafiğin en yüksek noktasında
bulunmaktadır.
1.3 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA
Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak
doldurunuz.
Fermi
Kaybı
Kararlı
Yeğin
Hidrojen
Nitron
Kütle
1.
Elementlerin kütlelerinin ……………… kütlesinin katlarına çok yakın
olduğu tespit edilmiştir.
2.
Çekirdeğin içinde proton ve ……………………… parçacıkları bulunmaktadır.
3.
Proton sayısı ile nötron sayısının toplamı …………………….. numarasına eşittir.
4.
Çekirdekte nükleonları tutan iki kuvvet vardır. Biri ………………… diğeri zayıf çekirdek kuvvetidir.
5.
Nükleonlar arası çok küçüktür. Bu nedenle 1.10–15 m boyutu 1
…………………ye eşittir.
6.
Çekirdekte enerjiye dönüşün kütle miktarına, kütle………..…………….
denir.
7.
Bağlanma enerjisi - kütle numarası grafiğinde 50 ile 100 arasındaki bölgeye ………………. bölge adı verilir.
1.3 ETKİNLİKLER: DOĞRU–YANLIŞ
Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez
içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız.
(….) 1. Atomda proton ( + ), elektron ( - ) ve nötronda nötr yüklüdür.
(….) 2. Çekirdekte bulunan proton ve nötron parçacıklarına nükleon adı
verilir.
(….) 3. Periyodik cetvel, elementlerin nötron sayılarına göre sıralanmıştır.
(….) 4. Proton ve nötronları bir arada tutan kuvvete, yeğin kuvvet denir.
36
FİZİK 8
(….) 5. Zayıf kuvvet, çekirdek ile elektron arasındaki kuvvettir.
(….) 6. Proton ve nötronları bir arada tutan enerjiye, bağlanma enerjisi denir.
(….) 7. En düşük bağlanma enerjisi, demir atomuna aittir.
1.4 RADYOAKTİVİTE
Şekil 01.27’ de görülen atom,
çekirdek ve elektronlardan oluştuğu
görülmektedir. Çekirdeğin içerisinde
proton ve nötronlar bulunmakta, çevresinde ise elektronlar bulunmaktadır.
Bütün atom çekirdekleri kararlı
değildirler. Bu atomlar hiçbir dış etkiye
gerek kalmadan, bazı ışınlar yayarak,
kendiliğinden bozunurlar. Bu ışınlar,
1. _ ( alfa ) ışını,
Şekil 01.27: Atom ve çekirdek
2. ` ( beta ) ışını,
3. a ( gama ) ışını,
dır. _, ` ve a ışınlarından bir yada bir kaçını yayarak bozunma olayına radyoaktiflik,
bu özelliği gösteren maddelere radyoaktif maddeler, bu özelliği gösteren elementlere radyoelement, bu özelliği gösteren izotoplara ise radyoizotop denir.
Radyoaktif elementlerin yaptığı bileşiklerde radyoaktiftir.
Film
α
γ
β
Boşluk
Manyetik Alan
Kurşun Madde
Radyoaktif Madde
Şekil 01.28: Radyoaktif madde
37
FİZİK 8
Şekil 01.28’ de radyoaktif madde kurşun madde içerisine hapsedilmiş ve düşey doğrultuda bir aralık bırakılmıştır. Radyoaktif maddeden çıkan ışınlar, kurşun
madde tarafından soğurulmaktadır. Sadece düşey doğrultudaki aralıktan çıkan radyoaktif ışınlar, düzgün bir manyetik alandan geçtiğinde a ışınları hiç sapmamakta olduğu görülmüş, _ ve ` ışınları ise manyetik alanda saptığı görülmüştür. Bu nedenle
_ ışınları ( + ) yüklü, ` ışınları ( - ) yüklü ve a ışınları nötr olduğu ortaya çıkmıştır.
1.4.1 _ (alfa) Bozunması:
Radon
Şekil 01.29’ da görüldüğü gibi α
Radyum
parçacığı iki proton ve iki nötrondan
4
oluşmuş bir helyum ` 2 Hej çekirdeğidir.
α parçacığı ayrıca ( + ) yüklüdür. Çekirdeğinden α parçacığı çıkartarak bozunma
olayı, atom numarası büyük izotoplarda görülmektedir. Alfa parçacıklar çok
küçük kalınlıklardaki maddelerden bile
α parçacığı
geçemediği ispatlanmıştır. İnce bir kaŞekil 01.29: Alfa bozunması
ğıt parçasından bile geçemeyen α parçacığı, insan derisinden de geçemezler.
Enerjisini çabucak kaybetme özelliğine de sahip α parçacıkları, çok fazla yol alamazlar.
Alfa ışınlarının özellikleri;
1. Fotoğraf filmine etki ederler,
2. Giriciliği çok azdır,
3. ( + ) yüklü olduğundan, elektrik ve manyetik alanda ( - ) kutba saparlar,
4. Moleküllerden elektron koparır ve iyonlaşmaya neden olur.
Alfa ışıması yapan elementin atom numarası 2, kütle numarası 4 azalır.
ÖRNEK 8:
210
X atomu α ışıması yaparsa, oluşan atomun atom numarasını ve kütle numarasını bulunuz?
86
ÇÖZÜM:
210
86
XA
4
2
_ + ?Y
210 – 4 = 206
38
FİZİK 8
86 – 2 = 84 olur. O halde
210
86
4
2
Y A
_+
206
84
206
84
Y oluşur. Son durum ise,
Y
1.4.2 ` (Beta) Bozunması:
Beta ışıması, kararsız çekirdekten elektron fırlaması olayıdır. Kararsız
atomlarda nötron, proton ve elektrona
ayrılır. Ayrıca elektron ise çekirdekten
ayrılır. İşte bu olay Beta bozunması olarak bilinmektedir.
Baryum
Sezyum
Beta parçacıkları, alfa parçacıkları
gibi yük ve kütleye sahip olduğundan,
madde içerisinden geçerken iyonlaşmaya sebep olur. Beta parçacıkları, alfa parçacıklarından 100 kez daha fazla giricidirler.
β parçacığı
Şekil 01.30: Beta bozunması (`)
Küçük bir alüminyum folyo bile beta parçacıkları engellemeye yeterlidir.
Beta ışınının özellikleri
1. İyonlaştırma özelliği azdır,
2. Işık hızına yakın hızda hareket ederler,
3. Fotoğraf filmine etki ederler,
4. ( - ) yüklü olduğundan, elektrik ve manyetik alanda ( + ) kutba saparlar.
Beta bozunmasına uğrayan atomun atom numarası 1 artarken,
kütle numarası değişmez.
ÖRNEK 9:
234
90
Th atomu Beta bozunmasına uğradığında oluşacak atomu bulunuz?
ÇÖZÜM:
234
90
Th A X + 0–1 `
90 – (–1) = 91
O halde
234
90
234
Th A
91
X olur ki, son durum,
234
91
X +`
39
FİZİK 8
1.4.3 a (Gama) Bozunması:
Baryum
Gama ışınlarının kaynağı atomun
Baryum
çekirdeğidir. Bu ışınlar atomun çekirdeğindeki enerji seviyelerindeki farklılıklarından meydana gelir. Çekirdek alfa
yada beta parçacığı çıkarttıktan sonra
genellikle kararlı bir durumda kalmaz.
Gama ışınları, alfa ve beta parçacıklarına göre daha fazla girici olma özelliğine
γ parçacığı
sahiptir. Gama ışınları birkaç santimetre
Şekil 01.31: Gama bozunması
kalınlığındaki kurşun bloklar ile durdurulabilir ancak gama ışınlarının tamamını engellenmesi yani absorbe edilmesi pek mümkün eğildir.
Gama ışınları, yüksüz olduklarından elektromanyetik ve manyetik alanda sapma göstermezler.
Gama ışınının özellikleri
1. Alfa ve beta ışınlarından daha giricidirler,
2. Elektrik ve manyetik alanda sapma gözlenmez,
3. Kütlesizdirler,
4. Fotoğraf filmine etki ederler.
Gama bozunmasına uğrayan atomun atom ve kütle numarasında bir
değişiklik olmaz.
ÖRNEK 10:
234
U atomu önce alfa, sonra gama bozunmasına uğruyor. Bu bozunmalardan
sonraki atomun, atom ve kütle numarasını bulunuz?
92
ÇÖZÜM:
234
92
230
90
U A
Th A
230
4
Th + 2 He
90
230
90
Th + a
olur. Sonuç olarak a ışını atomun ve kütle numarasında bir değişiklik oluşturmaz.
Alfa, beta ve gama ışınlarından, alfa ve beta bir parçacık, gama ise elektromanyetik bir dalgadır.
40
FİZİK 8
Çekirdeği kararsız, radyoaktif bir atomun herhangi bir dış etkiye bağlı kalmaksızın, kendiliğinden başka çekirdeklere dönüşmesi olayına doğal radyoaktiflik denir,
bu radyoaktif çekirdeklere de doğal radyoaktif izotop denir.
Doğal radyoaktif çekirdek tepkimesi,
X A Y + Işıma
şeklindedir.
Radyoaktif olmayan çekirdeklerin bir dış etki ile ( alfa, beta, gama, … ) bombardıman edilerek, kararlı çekirdeklerin kararsız hale gelmesi olayına yapay radyoaktiflik, çekirdeklere de yapay radyoaktif izotop denir.
Yapay radyoaktif çekirdek tepkimesi,
X + a A Y + Işıma
şeklindedir.
Radyoaktifliğin sebebi, bozunan çekirdeğin durgun enerjisinin, tepkime sonucundaki toplam durgun enerjisinden büyük olmasıdır.
Bir radyoaktif madde de n tane atom olduğunu düşünelim. Bu atomlar dt zaman aralığında bozunmaya uğrarsa, çekirdekte birim zamanda dN tane atom bozunmaya uğrayacaktır.
Birim zamanda bozunan atom sayısı ile bozunan atom sayısı arasında bir ilişki
vardır. Bu ilişki;
dN = – hN
dT
şeklindedir. Burada h bozunma sabitidir. Negatif işaret ise atom sayısının zamanla
azalacağını göstermektedir.
Bozunma aktifliği ( R )
Bozunma sabiti (h)
Bozunmamış çekirdek sayısı ( N )
N tane bozunmamış çekirdek sayısına sahip bir radyoaktif elementin, bozunma aktifliği (R) ile arasındaki bağıntı,
R = –h. N
dir.
Bir radyoaktif izotopun, birim zamanda bozunan atom sayısına, bu atomun
radyoaktif aktivitesi denir. Bu aktivite,
dN = – hdt
N
şeklinde yazılabilir.
41
FİZİK 8
t = 0 anında atom sayısı No, t anında bozunmamış çekirdek sayısı N olursa,
radyoaktif bozunma kanunu;
N = No . e–ht
olur. Burada e logaritma tabanı olan e = 2,718 değerine eşittir.
Bir radyoaktif elementin başlangıçtaki atom sayısının yarısı kadar bozunması
için geçen süreye yarılanma süresi ( yarı ömür ) denir. T1/2 ile gösterilir. Buna göre;
N = No . e–ht
No
= No . e–ht
2
bağıntıları sonucunda yarılanma süresi;
0, 693
T1/2 =
h
olur.
Büyüklüğün Adı
Sembol
Birim
Yarılanma süresi
Bozunma sabiti
T1/2
λ
Saniye ( s )
Saniye –1 (s–1)
Tablo 01.06: Birim tablosu
Her radyoaktif maddenin belirli bir yarı ömrü vardır. Ancak tüm maddeler için
yarılanma süresi saniye boyutunda değildir. Bazı atomlar için yıl, bazıları için gün,
bazıları için ise saniyedir.
42
İzotop
Yarılanma ömrü
Hidrojen-3
12 yıl
Berilyum-10
1.600.000 yıl
Karbon-14
5700 yıl
Fosfor-32
14 gün
Kobalt-60
5 yıl
Selenyum-79
65.000 yıl
Stronsiyum-90
29 yıl
Moliblenum-93
3500 yıl
FİZİK 8
Rutenyum-106
1 yıl
Tantalyum-182
100 gün
Polonyum-210
138 gün
Radyum-224
27 gün
Radyum-226
1600 yıl
Aktinyum-225
10 gün
Toryum-228
2 yıl
Toryum-231
1 gün
Toryum-232
14.000.000.000 yıl
Uranyum-233
200.000 yıl
Uranyum-234
200.000 yıl
Neptünyum-237
2.000.000 yıl
Plütonyum-238
88 yıl
Plütonyum-240
6500 yıl
Plütonyum-241
14 yıl
Plütonyum-242
400.000 yıl
Amerkyum-241
400 yıl
Amerkyum-242
100 yıl
Tablo 01.07: Bazı izotopların yarılanma süresi
ÖRNEK 11:
Yarılanma ömrü 693 saniye olan bir izotopun ortalama ömrünü bulunuz?
ÇÖZÜM:
0, 693
h
0, 693
T1/2 =
693
T1/2 = 0,001
T1/2 =
T1/2 = 1.10–3 s
bulunur.
43
FİZİK 8
ÖRNEK 12:
Yarılanma ömrü 5 yıl olan Kobalt-60’ın bozunma sabitini bulunuz?
ÇÖZÜM:
0, 693
h
0, 693
h =
T1/2
olur. Ancak yarılanma ömrü 5 yıl olduğundan bu süreyi saniyeye çevirmeliyiz.
T1/2 =
T1/2 = 5 yıl
T1/2 = 5 . 365 gün
T1/2 = 5 . 365 . 24 saat
T1/2 = 5 . 365 . 24 . 60 dakika
T1/2 = 5 . 365 . 24 . 60 . 60 saniye
T1/2 = 157 680 000 saniye
olur. O halde;
0, 693
T1/2
0, 693
h=
157 680 000
h = 0,000000004395
h=
h = 4,395 . 10–9 s–1
olarak bulunur.
ÖRNEK 13:
Bir radyoaktif madde 12 gram gelmektedir. Madde 6 kez bozunduğunda, bu
radyoaktif madde kaç gram gelmektedir.
ÇÖZÜM:
Başlangıçta 12 gram olan madde 6 kez bozunmuştur. Buna göre;
44
1. yarılanma
12/2 = 6 gram
2. yarılanma
6/2 = 3 gram
3. yarılanma
3/2 = 1,5 gram
4. yarılanma
1,5/2 = 0,75 gram
FİZİK 8
5. yarılanma
0,75/2 = 0,375 gram
6. yarılanma
0,375/2 = 0,1875 gram
olacaktır.
Bozunma hızı, radyoaktif maddelerin sadece başlangıçtaki kütle miktarına
bağlıdır.
Bozunma hızı, sıcaklık, basınç, maddenin fiziksel hali vb. etkilere bağlı değildir.
Sayaç
Sinyal
Argon gazı
Radyoaktif
numune
Geiger - Müller tübü
Duvar
Pencere
Tungsten tel
Şekil 01.32: Geiger-Mülter sayacı
Bozunma hızı şekil 01.32’deki
Geiger-Mülter sayacı ile ölçülür.
Radyoaktif maddenin içindeki tüm
atomlar aynı anda bozunmaya uğramaz. Bir radyoaktif maddenin
ortalama ömrü, bozunma sabiti ile
ters orantılıdır. Bu orantı;
To = 1
h
şeklindedir.
Radyoaktif elementin bozunan çekirdek sayısı ile yarılanma
süresi arasındaki grafik şekil 1.33’
deki gibidir.
N
N0
No
2
No
4
No
8
T1/2 2T1/2
3T1/2
t
Şekil 01.33: Radyoaktif maddenin bozunma eğrisi
45
FİZİK 8
Radyoaktif çekirdeğin bozunma hızı aktiflik olarak değerlendirilir. Radyoaktif
maddenin birim zamandaki birim alana yaptığı ışıma sayısı;
– Yarılanma süresi ile ters orantılıdır,
– Geçen süre ile doğru orantılıdır,
– Maddenin kütlesiyle doğru orantılıdır,
– Sayacın radyoaktif maddeye olan uzaklığın karesi ile ters orantılıdır.
Radyoaktiflik şiddet birimi Curie (Küri) ve Becquerel (Bekerel)’ dir. Curie birimi
Ci olarak, Becquerel ise Bq ile sembolize edilir.
1 Curie, saniyede 3,7.1010 bozunmaya eşittir. Curi ve Becquerel arasındaki bağıntılar,
1 Ci = 3,7 . 1010 Bq
1 Bq = 2,70 . 10–11 Ci
şeklindedir. Bozunma aktifliği R’ nin birimi bozunma yani Bq’ dir.
s
ÖRNEK 14:
2 . 1020 tane atom içeren bir X radyoaktif elementin yarılanma süresi 1 . 106
saniyedir. Bu duruma göre X radyoaktif elementin aktifliğini Bq ve Ci cinsinden bulunuz (1 Bq = 2,7 . 10–11 Ci ).
ÇÖZÜM:
0, 693
T1/2
0, 693
h=
1 . 10 6
h = 0,693 . 10–6
h=
h = 6,93 . 10–7 s–1
olur. Bu sonuçla bozunma aktifliği bulunabilir.
R = h. N
R = 6,93 . 10–7 . 2 . 1020
R = 13,86 . 1013 Bq bulunur.
1 Bq
2,7.10–11 Ci ise
13,86.1013 Bq
X
--------------------------------------------------X = 13,86 . 1013 . 2,7 . 10–10
X = 37,422 . 103 Ci olur.
46
FİZİK 8
Radyoaktiflik, insan ve diğer canlılara oldukça fazla zararı bulunmaktadır. Vücuda yüksek dozda giren radyoaktif ışınım, dokulardan kolayca geçebilmekte, deriye işlendiğinde ise metabolizmanın bozulmasına, kan dolaşımına ve diğer organlara
çok büyük sağlık sorunları oluşturmasına neden olmakta ve hücrelerin parçalanmasıyla ölümlere yol açmaktadır.
Resim 01.11: Radyasyon etkisi
Yüksek dozda radyasyon alan kimseler, aldığı doza bağlı olarak kusma, bulantı,
halsizlik, kanama, saç dökülmesi, sinir sisteminin bozulması ve kanser gibi etkiler
görülmektedir.
1945 yılında Japonya’ nın Hiroşima ve Nagasaki şehirlerine atılan atom bombasının etkileri yıllarca sürmüş olması, atom bombasındaki radyoaktif elementlerin
yarılanma süresinin uzun olmasından kaynaklanmaktadır.
Radyoaktif ışımalardan korunmak için radyasyon kaynağından uzak durulmalı
yada vücudun her tarafı kapatılması gerekir. Aslında bu kapanma da yeterli olmamakta, özel giysiler giyilmesi gerekmektedir.
47
FİZİK 8
Resim 01.12: Radyasyondan korunabilecek özel giysi
Resim 01 .12’ de görüldüğü gibi tüm nükleer reaktörlerde çalışanlar bu özel
giysileri giymesi zorunlu olup, radyasyondan en az etkilenmektedir.
Radyasyonun hayatımızda zararı olduğu kadar faydaları da vardır. Tıpta, ziraatte ve teknolojide geniş bir kullanım alanı vardır. Örneğin, bir madde içerisinde
bulunan yabancı maddeleri bulmak için radyasyondan özel bir teknikle faydalanılmaktadır.
Şekil 01.34’ de görüldüğü gibi,
madde nötron ile ışınlanarak, çekirdeğin
bir kısmı radyoaktif hale getirilir. Önceden bilinen aktiflik özellikler, madde de
hangi radyoizotoplar oluştuğu ölçülür.
Şekil 01.34: Yabancı maddeyi bulmada
radyasyon kullanılır
Radyasyonun faydaları bununla kalmamakta,
tarihi eserlerin ve bazı minerallerin yaşlarının tayininde, kanser ve deri tedavilerinde kullanılmaktadır.
Tıbbi malzemelerin temizliğinde de kullanılan
radyasyon, kalite ölçümlerinde, imalat hata ölçümlerinde, röntgen filmlerinde de kullanılmaktadır (
Resim 01.13 ).
Resim 01.13: Röntgen filmi
48
Gıdaların bozulmadan korunmasında, alaşım
yapımında da radyasyon kullanılmaktadır.
FİZİK 8
Resim 01.14’ de görülen sintigrafi
cihazda radyasyonun kullanım alanlarından biridir. Bu cihaz ile iç organlarımızda
sorun olup olmadığı ölçülmektedir.
Resim 01.14: Sintigrafi cihazı
1.4 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA
Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak
doldurunuz.
Radyoaktif
Mülter
Atom
Geçemezler
Sintigrafi
Sapma
Eksi
Proton
Saniye
Büyük
İki
1. Çekirdeğin içerisinde …………. ve nötronlar bulunmakta, elektronlar
ise çekirdeğin çevresinde dolanmaktadır.
2. Alfa, beta, gama gibi ışınlarından bir yada bir kaçını yayarak bozunmaya
uğrayan maddelere …………… madde denir.
3. Alfa parçacığı 2 proton ve …….. nötrondan oluşur.
4. Alfa parçacıkları insan derisinden …………………….
5. Alfa ışıması yapan elementin …………………………. numarası 2, kütle
numarası 4 azalır.
6. Beta ışıması ………………. yükle yüklüdür.
7. Gama ışımasının bir özelliği de elektrik ve manyetik alanda ……………..
gözlenmemesidir.
8. Radyoaktifliğin sebebi, bozunan çekirdeğin durgun enerjisinin, tepkime sonucundaki toplam durgun enerjisinden ………………olmasıdır.
9. Yarılanma süresinin birimi …………………………..olarak hesap edilmelidir.
10. Bozunma hızını ölçen cihaza Geiger -…………………………….. sayacı
denir.
11. …………………………. cihazı, radyasyonun kullanım alanlarından biri
olup, iç organlarımızda sorun olup olmadığını tespit eden bir cihazdır.
49
FİZİK 8
1.4 ETKİNLİKLER: DOĞRU–YANLIŞ
Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez
içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız.
(….) 1. Bazı atomlar kararlı olmadığından, hiçbir dış etkiye gerek kalmadan
alfa, beta, gama gibi ışınlar yayarak, bozunurlar.
(….) 2. Radyoaktif maddeler demir madde içerisine hapsedilebilir.
(….) 3. Alfa parçacığı (+) yüklü, beta parçacığı (-) yüklü, gama parçacığı ise
nötrdür.
(….) 4. Alfa ve beta parçacıklarının çok küçük kalınlıklardaki maddelerden
bile geçemediği ispatlanmıştır.
(….) 5. Alfa ve beta ışınları fotoğraf filmine etki eden, gama ışınları ise etki
etmez.
(….) 6. Beta ışınlarının hızı, ışık hızına göre çok küçüktür.
(….) 7. Gama ışınları kütlesizdir.
(….) 8. Doğal ve yapay radyoaktif çekirdek olmak üzere iki çeşit radyoaktif
çekirdek vardır.
(….) 9. Bir radyoaktif elementin, başlangıçtaki atom sayısının yarısının
bozunması için geçen süreye yarı ömür denir.
(….) 10. Bozunma hızı kütle miktarına bağlı, sıcaklık ve basınca bağlı değildir.
1.5 NÜKLEER ENERJİ
Nükleer enerji denince aklımıza ilk
olarak nükleer santraller gelmektedir.
Dünya’ da var olan bir çok nükleer santral var olmasına rağmen Türkiye’ de henüz nükleer santral bulunmamaktadır.
1.5.1 Füsyon
Füzyon, yani nükleer kaynaşma,
farklı iki atom çekirdeğinin birleşerek
Resim.01.15: Nükleer santral
ağır bir atom çekirdeği oluşturması olayına denir. Çekirdek tepkimesi olarak da bilinen bu tepkimenin sonucunda çok büyük enerji açığa çıkar.
50
FİZİK 8
Döteryum
+
+
Helyum
+
+
+
Enerji
+
Nötron
Trityum
Şekil 01.35: Füzyon
Hidrojen izotopları ile füzyon tepkimeleri gerçekleşebilir.
2
1
2
1
2
3
1
2
3
1
H + 1 H A 2 H + 0 n + 3,28 MeV
H + 1 H A 1 H + 1 H + 4,04 MeV
Füzyon tepkimeleri, Güneş’te her an olan tepkimelerdir. Bu olay hidrojen çekirdeklerinin birleşerek helyuma dönüşmesi ve bu dönüşüm sırasında enerji ortaya
çıkmaktadır. Kütle kaybının enerjiye dönüşümü;
E = m . c2
formülü ile hesaplanabilir.
Bir füzyon reaksiyonunda enerji elde edilebilmesi için,
1. Reaksiyon düşük sıcaklıkta olmalı,
2. Yüksek enerji açığa çıkmalı,
3. Büyük bir tesir kesitine sahip olmalı,
4. Tepkimeye girecek maddeler kolayca bulunabilmeli,
5. Yüklü parçacıklar elde edilmeli,
6. Yüksek enerjili nötron açığa çıkartılmamalıdır.
51
FİZİK 8
Füzyon sonucu açığa çıkan bağlanma enerjisi kullanılabilir. Pozitif yük taşıyan
çekirdekler, birbirini iteceğinden, bu çekirdeklerin kaynaşması için büyük bir kuvvete ihtiyaç vardır. Bunun için daha az, küçük ve hafif çekirdekler tercih edilmektedir.
D - T Reaksiyonu
D (döteryum), bir proton ve bir nötrondan oluşan Hidrojen çekirdeğinin izo2
topudur ` 1 H j. Zaten izotop, proton sayıları aynı, nötron sayıları farklı olan atom çekirdekleridir.
T (trityum), bir proton ve iki nötrondan oluşan Hidrojen çekirdeğinin başka bir
3
izotopudur ` 1 H j.
D - T reaksiyonu yani döteryum-trityum reaksiyonu
2
1
3
4
1
H + 1 H A 2 H + 0 H + 17,6 MeV
(3,5 MeV) (14,1 MeV)
Bu tepkimenin özellikleri,
t#àZàLUFTƌSLFTƌUƌOFTBIƌQUƌS0SUBZBΑLBOFOFSKƌ.F7EƌS#VEFǘFSNƌMyon °K derece sıcaklık demektir.
t 5SƌUZVN LPMBZDB CVMVOBNBE‘ǘ‘OEBO MƌUZVN ÎFLƌSEFǘƌ ƌ[PUPQMBS‘OEBO FMEF
edilir. Örneğin;
6
3
1
3
4
1
3
4
Li + 0 n A 1 H + 2 He + 4,8 MeV
yada
7
3
1
Li + 0 n A 1 H + 2 He + 0 n – 2,5 MeV
Reaksiyon sonucunda ortaya çıkan nötronlar, reaktörlere zarar verirler.
D - D Reaksiyonu
İki adet döteryum çekirdeğinin reaksiyona girmesi sonucu meydana gelen
füzyon reaksiyonudur.
Bu reaksiyonlar,
2
1
2
1
2
1
2
3
1
2
3
1
3
4
1
H + 1 H A 1 H + 1 H + 4,04 MeV
H + 1 H A 2 He + 0 n + 3,28 MeV
H + 1 H A 2 He + 0 n + 17,6 MeV
şeklindedir. Bu reaksiyonun özellikleri,
52
FİZİK 8
Düşük bir tesir kesiti yani reaksiyon oranına sahiptir,
Yüksek bir sıcaklıkta meydana gelir (48 keV),
Yakıt kolayca elde edilir, örneğin deniz suyundan.
Sonuç olarak D – D ve D – T füzyon reaksiyonları arasında bazı farklılıklar mevcuttur. Bu farklılıklar,
1. D – T reaksiyonunun tesir kesiti, D – D reaksiyonunkinden büyüktür.
2. D – T reaksiyonu düşük sıcaklıkta meydana gelir.
3. D – D reaksiyonunun maliyeti düşük olduğundan, bu reaksiyon tercih edilir.
1.5.2 Fisyon
Çekirdek bölünmesi de denilen fisyon, bir nötronun, uranyum gibi ağır bir elementin çekirdeğine çarparak yutulması, bu yutulma sonucunda kararsız hale gelerek, küçük iki veya daha fazla farklı çekirdeğe bölünmesi reaksiyonudur.
Nötron
Fisyon
Nötron
Nötron
Nötron
Şekil 01.36: Füzyon
Fisyon, bir çekirdek tepkimesi olup, reaksiyon sonucu ortaya çıkan atomlara fisyon ürünleri denir. Fisyon ürünlerinin hepsi radyoaktif olmayabilir. Reaksiyon
sonucunda büyük bir enerji açığa çıkar. Ayrıca reaksiyon sonucunda birden fazla
nötron oluşur. Bu reaksiyon sonucu çıkan enerji, normal tepkime sonucunda çıkan
enerjinin milyon katı kadar enerji açığa çıkar. Fisyon tepkimelerine örnek olarak;
1
0
n+
235
92
U A
141
56
92
1
Ba + 36 Kr + 3 ` 0 n j + 200 MeV
verilebilir. Bu reaksiyonda Baryum ( Ba ) ve Kripton ( Kr ) yerine farklı atomların oluşacağı başka bir tepkimede oluşabilir.
53
FİZİK 8
1
0
n+
235
92
U A
140
54
94
1
Xe + 38 Sr + 2 ` 0 n j + 200 MeV
şeklinde tepkime oluşabilir. Bu tepkimede Ksenon ( Xe ) ve Stronsiyum ( Sr ) atomları
ile 2 adet nötron (n) ortaya çıkar.
Tüm fisyon ve füzyon reaksiyonlarında nükleon sayısı korunur. Ancak bu tepkimelerde kütle korunmaz. Çünkü kütle kaybı enerjiye dönüşür. Bu enerji,
E = m . c2
ile hesaplanabilir.
Nükleer santrallerde genellikle fisyon reaksiyonları gerçekleşir. Füzyon reaksiyonuna göre çalışan santraller yapılma aşamasındadır.
A
E
D
G
B
H
C
I
F
J
F
A
Hazne Yapısı
F
Pompa
B
Kontol Çubukları
G
Jeneratör
C
Reaktör
H Türbin
D Buhar Jeneratörü
E
Buhar Akış Borusu
I
Soğutma Suyu Yoğunlaştırıcısı
J
Soğutma Kulesi
Şekil 01.37: Nükleer santral düzeneği
Şekil 01.37‘ de bir nükleer santral düzeneği görülmektedir. Radyoaktif tepkimeler sonucunda (uranyum parçalanması ) ortaya çıkan ısı enerjisi suyu buharlaştırmaktadır. Bu buhara dışarıdan su eklenmekte ve buhar + su karışımı tribünleri
hareket ettirmektedir. Hareket enerjisi de mıknatıs sayesinde elektrik enerjisi haline
dönüşür, dönüşen elektrik enerjisi de yüksek gerilim ile ev ve işyerlerine dağıtımı
yapılır.
54
FİZİK 8
Dünya’ da ihtiyaç duyulan elektrik
enerjisinin % 18’ i nükleer santraller tarafından karşılanmaktadır. Örneğin;
Fransa elektrik enerjisinin %75’ ini,
ABD elektrik enerjisinin %15’ ini nükleer
santrallerden elde etmektedir.
Nükleer santrallerin pozitif yönleri
olduğu kadar negatif yönleri de oldukResim 01.16: Nükleer santral
ça fazladır. Taş kömürü kullanılan termik
santrallere göre nükleer santraller çok daha temiz olmakla birlikte, Atmosfer ve santral çevresine daha az zararlı atık bırakır. Taşkömürünün yakılması sonucu karbon,
sülfür, insan ve ekolojik dengeye oldukça fazla zarar vermektedir. Güvenli ve iyi yapılmış nükleer santrallerde üretilen enerji son derece temiz olarak bilinmesi gerekir.
Nükleer enerjinin zararları ve korunma yolları;
1. Uranyum zenginleştirilmesi sonucu çok büyük miktarda radyoaktif kirlenmeye sebep olmaktadır,
2. Düzgün çalışan ve doğal afetlere karşı son derece duyarlı reaktörler yapılmalıdır. Aksi takdirde Çernobil (Rusya 1983) ve Fukusihama (Japonya 2011) faciaları
ile karşı karşıya kalınabilir,
3. Santrallerdeki tepkimeler çok iyi kontrol edilmeli ve hata-bozulma toleranslarını sıfıra yakın bir sistem kurulmalıdır,
4. Uzman ekipler ve emniyet çok yüksek tutularak üretim yapılmalıdır,
5. Santrallerden ortaya çıkan atıkların doğaya zarar vermeyecek şekilde taşınma, gözetim altında tutulması ve güvenli olarak saklanması gerekir,
6. Santrallerin yapılacak yerlerin yerleşim merkezlerine uzak, coğrafi şartları
uygun ve doğal afetlerin olmayacağı/en az olacağı yerler seçilmelidir.
55
FİZİK 8
1.5 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA
Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak
doldurunuz.
Güneş
Ağır
Nötron
D–D
Kütle
Fisyon
1. Füzyon, farklı iki atom çekirdeğini birleşerek ………………………….
bir atom çekirdeği oluşturması olayına denir.
2. Füzyon tepkimelerine örnek olarak ………………….'te gerçekleşen
tepkimeler verilebilir.
3. Füzyon tepkimelerinde yüksek enerjili …………………………… açığa
çıkmaktadır.
4. ……………………………. reaksiyonunun maliyeti düşük olduğundan,
daha çok tercih edilen füzyon reaksiyonudur.
5. Çekirdek bölünmesi olayına …………………………… denir.
6. Tüm füzyon ve fisyon tepkimelerinde nükleon sayısı korunur ancak
……………………… korunmaz. Çünkü enerjiye dönüşür.
1.5 ETKİNLİKLER: DOĞRU–YANLIŞ
Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez
içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız.
(….) 1. Füzyon tepkimesinde döteryum ve trityum birleşerek helyum ve
nötron ortaya çıkar.
(….) 2. Füzyon tepkimelerinde kütle kaybı E = m . c2 ile uyacak şekilde
enerjiye dönüşür.
(….) 3. Üç çeşit füzyon tepkimesi vardır. Bunlar D-D, D-T ve T-T’ dir.
(….) 4. Fisyon, ağır elementlerin nötron ile tepkimeye girerek, kendisinden
daha hafif element ve birden fazla nötron oluşması olayına denir.
(….) 5. Bir fisyon tepkimesinde Uranyum ve nötronun etkileşmesi sonucu
Bor-Kripton ve 2 tane nötron ortaya çıkar.
(….) 6. Termik ve hidroelektrik santrallerde üretilen enerji, nükleer
santrallerde üretilen enerjiden fazladır.
56
FİZİK 8
NELER ÖĞRENDİK
1985 yılında bilim tarihinin önemli buluşlarından biri x ışınları W.C Röntgen tarafından bulunmuştur. x ışınları, hızlandırılmış elektronların, metal hedefe çarparak
ivmeli hareket yaptırılması sonucu elde edilir. Özellikle tıp sektöründe kullanılan x
ışınlarının hayatımıza bir çok alanda girdiği bir gerçektir.
x ışınlarının enerjisi;
E = e . V = h . amax = 1 . me. vmax2
2
bağıntısı ile hesaplanabilir. İki çeşit x ışını üretilmektedir.
1. Sürekli spektrum x ışınları,
2. Karakteristik x ışınları.
Işık hızı ile hareket eden x ışınlarının, enerjisi ve frekansı çok büyük, dalga
boyu çok küçüktür.
Kristal ve amorf olmak üzere maddeleri iki şekilde sınıflandırmak mümkündür.
Tuz ve şeker gibi kristal madde saf olmakta, amorf maddeler ise belirli bir yapıları yoktur. Amorf maddelere cam örnek olarak verilebilir. Maddeleri bir arada tutan
kimyasal bağların bir çok çeşidi vardır.
1. İyonik bağ,
2. Kovalent bağ,
3. Metalik bağ,
4. Hidrojen bağ,
5. Van der Walls bağ.
Son yörüngesinde dört elektron bulunan silisyum, germanyum gibi maddeler, iletkenler ile yalıtkan arasındaki maddelere yarıiletken denir. İki tip yarı iletken
mevcuttur;
p tipi yarıiletken,
n tipi yarıiletken.
Jet trenler, sır mıknatısları, kablolar, elektronik devreleri ve robotlarda üstün
iletken maddeler kullanılır.
Çekirdekte (+) yüklü proton ve nötr olan nötron parçacıkları mevcuttur. Elementlerin proton sayısı ile nötron sayısının toplamına kütle numarası denmekte ve
elementlerin bulunduğu tablo yani periyodik tablo, proton sayısına eşit olan atom
numarasına göre oluşmaktadır.
57
FİZİK 8
Proton ve nötronları bir arada tutan yeğin ve zayıf çekirdek kuvvetleri vardır.
Çekirdek kuvvetleri 10–15 metre boyutundaki Fermi ( fm ) ile ölçeklendirilir.
Alfa, beta, gama gibi ışınlar ile bozunmaya uğrayan maddelere radyoaktif
madde denir. Radyoaktif maddeler canlılara büyük zarar verdiğinden mümkün olduğu kadar uzak durulmalıdır. Bunun için ya özel giysiler giyilmeli yada radyoaktif
maddeleri kurşundan oluşmuş bölgelere hapsetmek gerekir. Doğal ve yapay radyoaktif maddelerin, başlangıçtaki atom sayısının yarısının bozunması için geçen süreye yarılanma süresi denir ve
0, 693
T1/2 =
h
formülü ile hesaplanır.
Füzyon ve fisyon tepkimeleri sonucunda çok büyük enerjiler açığa çıkmakta
ve insan sağlığına zarar vermeyen bu düzeneklerle oluşan enerji günümüzde kullanılmaktadır.
58
FİZİK 8
BİRAZ DÜŞÜNELİM
1. Bir x ışınları tüpünde 1,6 . 10–20 C’ luk yükler elde edilmektedir. x ışınlarından
elde edilen enerji 3,2 . 10–18 Joule olduğuna göre, düzenekteki gerilimi bulunuz?
2. Kütlesi 9,1 . 10–31 kg olan elektron, x ışınları tüpünde hareket ederken, metal
hedefe çarparak x ışınları demeti oluşmaktadır. Bu demetin enerjisi 4,55.10–21 Joule
olduğuna göre ışın demetinin hızı kaç m/s olur?
232
3. 90 K elementi 3_, 1` ve 2a ışıması yapması sonucu hangi elemente dönüşür
(Dönüşecek element X dir)?
4. Yarılanma süresi 24 dakika olan bir radyoaktif elementin bozunma sabitini
bulunuz?
59
FİZİK 8
1. ÜNİTE TEST SORULARI
1. Bir x ışınları tüpünde oluşan x ışınlarının frekansı 3,7 . 1042 Hz'dir. Bu ışınların
enerjisini bulunuz (h = 6,626 . 10–34 J . s)?
Şekil 01.38: X ışınları tüpü
A. 25 . 105
B. 25 . 106
C. 25 . 107
D. 25 . 108
2. Aşağıdakilerden hangisi x ışınlarının özelliklerinden biridir?
A. Frekansları çok küçüktür.
B. Işık hızı ile yayılırlar.
C. Dalga boyları çok büyüktür.
D. Enerjileri çok küçüktür.
3. x ışınlarının dalga boyları aşağıdaki aralıkların hangisinde doğru verilmiştir?
A. 1 – 50 A°
B. 0,1 – 0,9 A°
C. 0,1 – 100 A°
D. 1 – 100 A°
4. Katı maddelerin bir arada tutunmasını sağlayan, farklı ve aynı cins atomları bir
arada tutan bağa ne ad verilir?
A. Kimyasal bağ
B. Fiziksel bağ
C. Etki bağı
D. Katı madde bağı
5. Aşağıdakilerden hangisi sıvı kristal sınıflandırmasından biri değildir?
A. Nanotropik
B. Termotropik
C. Liyotropik
D. Metalotropik
60
FİZİK 8
6. Çok yüksek iletkenlik özelliğine sahip olan üstün iletkenliğin birçok kullanım
alanı vardır. Aşağıdakilerden hangisi üstün iletkenin kullanım alanlarındandır?
I. Jet trenler
II. Parçacık çarpıştırmaları
III. Robotlar
A. I, II
B. II, III
C. I, III
D. I, II ve III
7. Aşağıdakilerden hangisinde parçacıkların yük durumları doğru olarak verilmiştir?
Parçacık
Yük( C)
A. Proton
+
Nötron
–
Elektron
Nötr
B. Proton
Nötr
Nötron
Nötr
Elektron
Nötr
C. Proton
+
Nötron
Nötr
Elektron
–
D. Proton
–
Nötron
Nötr
Elektron
+
8. Elementlerin özellikleri ile ilgili verilen bilgilerden hangileri doğrudur?
I. Nötron sayısı, kütle numarasına eşittir.
II. Proton sayısı, atom numarasına eşittir.
III. Proton sayısı ve nötron sayısının toplamı, kütle numarasına eşittir.
A. I, II
B. II, III
C. I, III
D. I, II ve III
61
FİZİK 8
9. Bir X atomunun kütle kaybı 0,01 u’ dur. 1 u’ nun eşdeğer enerjisi 932 MeV/c2
olduğuna göre, bu X atomunun çekirdekteki bağlanma enerjisi kaç MeV olur.
Şekil 01.39: X atomu
A. 9,32
B. 93,2
C. 99,2
D. 992
10. Bir X atomu 3 kez alfa, 2 kez beta ve 4 kez gama ışıması yaptıktan sonra kütle numarası
104, atom numarası 48 oluyor. Bu X atomun ışımalar yapmadan önceki kütle numarası
ve atom numarası aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir.
3α
2β
4γ
Şekil 01.39: X atomu
A.
104
48
X
B.
108
48
X
C.
110
50
X
D.
106
52
X
11. Yarı ömrü 1 gün olan toryum-231 elementin ortalama ömrü kaç saniyedir?
A. 8,02 . 10–4
B. 8,02 . 10–5
C. 8,02 . 10–6
D. 8,02 . 10–7
12. 1.1018 atom bulunan bir radyoaktif elementin yarılanma süresi 104 saniyedir. Bu
duruma göre bu elementin aktifliği kaç Bq’ dir?
A. 6,93 . 1012
62
B. 6,93 . 1013
C. 6,93 . 1014
D. 6,93 . 1015
FİZİK 8
13. Aşağıdakilerden hangisi füzyon çeşitleri olan D - D ve D - T reaksiyonlarının
özelliklerinden biri değildir?
A. D - D reaksiyonunun tesir kesiti D - T reaksiyonunkinden daha küçüktür.
B. D - T reaksiyonu daha büyük sıcaklıklarda meydana gelir.
C. D - D reaksiyonunun maliyeti daha yüksektir.
D. Her ikisinde de yakıt ürün bulmak çok zordur.
14. Fisyon tepkimesi ile ilgili aşağıdaki bilgilerden hangileri doğrudur?
I. Bir nötronun, ağır element tarafından yutularak, iki veya daha fazla çekirdeğe
bölünmesi olayıdır.
II. Fisyon tepkimesi sonucunda ortaya çıkan tüm ürünler radyoaktif elementtirler.
III. Fisyon reaksiyonları sonucu birden fazla nötron parçacığı ortaya çıkar.
A. Yalnız I
B. I, III
C. II, III
D. I, II ve III
15. Nükleer reaktörlerle ilgili aşağıda verilen bilgilerden hangisi yanlıştır?
A. Çok büyük miktarda radyoaktif kirlenmeye sebep olabilir.
B. Doğal afetler göz önüne alınarak, uygun yerler seçilmelidir.
C. Hidroelektrik ve termik santrallerden daha az enerji üretilir.
D. Güvenli ve iyi yapılmış santrallerde, üretilen enerji oldukça temizdir.
63
2. ÜNİTE
ATOMLARDAN KUARKLARA
Atomlar, çekirdek ve elektronlardan oluşmuştur. Atomlardaki her parçacığın
birde karşıtparçacığı vardır. Parçacık ve karşıt parçacıklar,
Elektron A Pozitron
Proton
A Karşıtproton
Nötron
A Karşıtnötron
Nötrino
A Karşıtnötrino
şeklindedir. Parçacık ve karşıtparçacıklar bir araya geldiklerinde fotonlar oluşmaktadır.
Hadron ve lepton olarak sınıflandırılan parçacıklar, yeğin ve zayıf çekirdek kuvvetlerine sahiptirler.
Cern’ deki deneyler ile neler ispat edilmek istenmektedir?
Kuarklardan daha küçük parçacıklar var mıdır?
FİZİK 8
NELER ÖĞRENECEĞİZ?
Bu ünitenin sonunda;
1. Her temel parçacığın bir karşıt parçacığı olduğunu açıklayabilecek,
2. Temel parçacık ve karşıt parçacıkların kütle, yük ve durgunluk enerjilerini
karşılaştırabilecek,
3. Yeterli enerjiye sahip fotonların parçacık ve karşıt parçacık çiftleri oluşturabileceğini açıklayabilecek,
4. Hadronların sınıflandırılarak özelliklerini açıklayabilecek,
5. Hadronların yeğin çekirdek kuvvetlerinden sorumlu parçacıklar olduğunu
açıklayabilecek,
6. Leptonların özelliklerini açıklayabilecek,
7. Leptonların zayıf çekirdek kuvvetlerinden sorumlu parçacıklar olduğunu
açıklayabilecek,
8. Kuakların özelliklerini açıklayabilecek,
9. Baryonların hangi çeşit kuarklardan oluştuğunu gösterebilecek,
10. Mezonların hangi çeşit kuark ve karşıtlardan oluştuğunu gösterebilecek,
11. Kuarklardan daha küçük parçacıkların var olup olmadığını açıklayabileceksiniz.
ANAHTAR KAVRAMLAR
66
Parçacık ve karşıt
parçacık
Hadronlar
Leptonlar
Baryonlar
Mezonlar
Kuark ve
karşıtkuarklar
FİZİK 8
GİRİŞ
Doğada o kadar çok şeyin karşıtı vardır ki, bunların bazıları;
– Aşağı - Yukarı
– Artı - Eksi
– Erkek - Kadın
– Kuzey - Güney
v.b. aslında bunları daha da artırmak mümkündür.
Fizikte var olan parçacıklarında birer karşıtı vardır. Bu parçacıklara karşıt parçacık denir. Parçacık ve karşıt parçacıklar bilim insanlarının her zaman ilgilerini çekmiş
ve hala da çekmektedir.
Almanya, ABD ve Japonya gibi ülkelerden sonra Avrupa birliği ülkeleri de bir
araya gelerek fiziğin mikroskobik boyutunu yani atomdaki parçacıkları ve bunların
karşılığı olan karşıtparçacıkları halen incelemektedir. Yıllardan beri hem parçacık,
hem de karşıt parçacıklar incelenmekte ve bunların gruplandırılması için çaba sarf
edilmektedir.
İsviçre
Fransa
CERN
Şekil 02.01: CERN’ in konumu
67
FİZİK 8
2.1 PARÇACIK, KARŞITPARÇACIK VE FOTON
M.Ö. 460 yılında başlayan atomun yapısı incelemeleri hala son bulmamış, bir
çok ülkede atom ve atomdaki yapı ile ilgili araştırmalar devam etmektedir. Literatürlere geçmiş belli başlı atom yapıları şu şekildedir:
Democritus (Demokritus) Atom Modeline göre, maddeler taneciklerden oluşmuş,
atomun bölünemeyeceği ve maddeyi oluşturan atomların sayı ve dizilişi farklı olması nedeniyle, maddeler birbirinden farklı olmaktadır.
Resim 02.01: Democritus
Dalton (Daltın) Atom Modeli ise, tüm
maddeler farklı atomlardan oluşmuş, maddeyi
oluşturan tüm atomlar aynıdır, atomlar içi dolu
küre şeklindedir.
Resim 02.02: John Dalton
Thomson (Tamsın) Atom Modeli şu şekilde özetlenebilir. Atomda (+) ve (–) yüklü parçacıklar vardır, atomdan daha küçük parçacıklar
olduğundan parçalanabilme özelliğine sahiptir. Ayrıca atom, yapı itibarı ile kek içerisindeki
üzüme benzemektedir.
Resim 02.03: Josep Thomson
68
FİZİK 8
Rutherford ( Radırford ) Atom Modeli ise
atom, çekirdek ve elektronlar olmak üzere iki
bölümden oluşur, kütlenin tamamına yakını
çekirdekte toplanmıştır, elektronlar çekirdeğin
etrafında dairesel dolanır, şeklindedir.
Resim 02.04: Ernest Rutherford
Danimarkalı fizikçi Niels David Bohr ( Niils Devid Bohr )’ da atom modelleri içerisinde
öne çıkan modellerden biridir. Bohr Atom Modeli, çekirdek ve elektronlardan oluşan atomda, elektronlar belirli yörüngede dolanmaktadır. Atom çekirdek ve elektrondan oluşan bir
yapıdır.
Yüzyıllardır araştırılan atom, nihayet bir
sona ulaşmış ve son olarak tüm bilim çevrelerince kabul görmüş, Modern Atom Teorisi açıklanmıştır.
Resim 02.05: Niels David Bohr
2.1.1 Modern Atom Teorisi
Atom çekirdek ve elektronlardan oluşmuştur.
Elektronlar çok hızlı hareket ettiklerinden belirli
bir yeri olmadığı ancak ihtimaller ile yeri belirlenebildiği açıklanmıştır. Elektronların yörüngeleri de
belli olmadığı gibi, çekirdekte proton ve nötronlar
bulunmaktadır. Atom kütlesinin hemen hemen ta-
Şekil 02.02: Modern Atom Modeli
69
FİZİK 8
mamı çekirdek kütlesi kadardır. Ancak atomun hacminin çok çok küçük bir kısmı
çekirdeği oluşturmaktadır. Elementlerin, büyüklükleri ve özellikleri de farklıdır.
2.1.2 Yüzyılın Araştırması: Parçacık Hızlandırılması
Atom üzerinde yapılan araştırmalar sonucunda nihai sona ulaşılsa da bu sefer
çekirdek ve elektronlar üzerindeki gizemi ortadan kaldırmak için bilim insanları yine
işbaşındadır, ayrıca atom üzerindeki belirsizlik ortadan kalkmış olsa da çekirdek ve
yapısı üzerinde araştırmalar hala devam etmektedir.
Resim 02.06: CERN
Parçacık fiziği üzerinde yapılan araştırmalar gün geçtikçe artmakta ve bu konuda DESY (Almanya), SLAC (Amerika) laboratuarları ipi çekmektedir.
Bu gelişmelere paralel olarak Fransa - İsviçre arasında Avrupa ülkelerinin ortak olarak inşa ettikleri, yerin 100 m altında ve 27 km. uzunluğundaki CERN (Centre
70
FİZİK 8
d’Europe pour Rescherhes Nuclear) laboratuarı, tüm dünya tarafından izlenen
ve merak edilen hızlandırıcılar mevcuttur (Resim 02.06).
Hızlandırma işlemi, süper iletken odalarından yapılmaktadır (Resim
02.07). Parçacıklar, çok yüksek frekanstaki elektrik alan içerisinde hızlandırılmaktadır. Örneğin elektron, 1 Volt’ luk bir
elektrik alanda ivmelendirildiğinde 1 eV’ Resim 02.07: CERN laboratuarındaki hızlandırıcı
luk bir kinetik enerjiye sahip olmaktadır.
Bu sonuç yeterli olmadığından çok büyük elektrik alanlarda ( milyar düzeyinde
) hızlandırılan elektronlar ivmelendirilmektedir. Bu işlem onlarca odada kademeli olarak artırılmakta ve istenilen GeV
düzeyine ulaşılmaktadır (Resim 02.08).
Resim 02.08: Hızlandırma odaları
Bu düzeye ulaşmak için 3368 mıknatıs ve 272 süper iletken basamağı
oluşturulmuştur. Bu ortam ise de sıcaklıktadır.
CERN laboratuvarındaki, LEP tünelinde
parçacıklar dairesel yörüngelerde defalarca
döndürülerek ivmelendirilmektedir. Mıknatıslar, parçacıkları belirli yörüngede kalmaya
zorlarken, elektrik alanları parçacıkların enerjisini artırmaktadır. LEP tünelindeki dört odadan
geçen parçacıklar yaklaşık olarak 104 GeV’ lik
enerjiye sahip olmaktadırlar.
CERN’ de ayrıca LIL adlı doğrusal hızlandırıcı ve LHC adı verilen dairesel hızlandırıcılarda
mevcuttur. Bu hızlandırıcılar, yüksek potansiyeldeki parçacıklar hızlandırılarak, çarpıştırılmaktadır. Bu çarpıştırmalar, büyük detektörler
sayesinde kayıt altına alınmaktadır. Çarpışma
sonucu oluşan yeni parçacıkların ise enerji ve
Resim 02.09: LEP Tüneli
71
FİZİK 8
momentumları tespit edilerek, yeni parçacıklar (Tanrı parçacığı) hakkında bilgi sahibi olunmaktadır. Bu deneysel veriler sonucunda yüzyıllardır merak edilen konulara
ışık tutacak bilimsel veriler elde edilecektir.
İnsanoğlunun bitmeyen merakı, bazı ispatlar ile sönümlenecek, ancak yeni
meraklar, yeni deneyler, yeni veriler ile her zaman araştırmaların süreceği bir gerçek
olacaktır.
Atomun yapısı incelenirken, çekirdek ve çekirdekteki parçacıklar ile elektron iyice irdelenmeye başlanmıştır. 1928
yılında Paul Adriyan Mourice Dirac ( Paul
Edriyın Moris Dirak ) adlı fizikçi, kuantum
mekaniği ile özel görelilik kuramının ilkeleri doğrultusunda parçacıkların varlığı üzerine karşıtparçacık kavramı ortaya
koymuştur.
–
+
+
–
–
+
–
+
+
–
+
+
–
Resim 02.10: Paul Adriyan Mourice Dirac
Dirac’ a göre boşluk aslında boş olmuyor,
parçacık ve karşıt parçacık çiftlerinde oluşur.
Boşluğa enerji kazandırıldığında, parçacık ve
karşıtparçacık çifti ortaya çıkabildiği gibi bu
çiftler bir araya geldiğinde birbirlerini yok edip,
enerji ortaya çıkabilmektedir.
–
Parçacık
Şekil 02.03: Nötr Cisim
Boşluktaki parçacık - karşıtparçacık
ikilisi, nötr cisimdeki ( + ) ve ( - ) yük mantığına benzetilebilir.
Örneğin nötr bir cisim aslında yüksüz
değildir. Nötr cisimdeki ( + ) ve ( - ) yükler
birbirine eşit olduğundan dolayı, cisim
“nötrdür” denir. Aynı mantıkla içerisinde hiçbir şey olmayan bir bölge aslında boşluk değildir. Boşlukta parçacık ve karşıtparçacıklar
mevcuttur, işte bu yüzden ortam boşluktur
diye tabir edilmektedir.
72
Karşıt parçacık
Şekil 02.04: Boşluk
FİZİK 8
Şekil 02.04’ de boşluktaki parçacık ve karşıtparçacıklar görülmektedir. Dirac
karşıtparçacıkları “negatif enerjili parçacıkların doldurulduğu durumlar” olarak açıklamıştır.
Parçacık - karşıtparçacık araştırmaları
Feynmann ( Feyman ) ve Stueckelberg ( Stukelberg ) tarafından da yapılmıştır. Feynmann ve
Stueckelberg ise karşıtparçacığı “zamanda bizim algıladığımız yönün tersine hareket eden
parçacıklar” olarak tanımlamıştır.
Resim 02.11: Feynmann - Stueckelberg
Karşıtparçacıkların varlığı ve tanımlanma
işlemi tamamlandıktan sonra, bu parçacıkların
özelliklerini ve keşfi için fizikçiler araştırmaya
devam etmiştir.
1905 - 1991 yılları arasında yaşamış Carl
David Anderson ( Karl Deyvid Endırsın ) 1932
yılında pozitronu keşfetmiştir. Bu keşfi, sis odasında elektron gibi davranan ama pozitif yüklü
parçacıkların davranışını incelerken yapmıştır.
Anderson, pozitif ve negatif yükleri ayırt etmeye çalışmış, bu işlemi manyetik alan içerisinde
gerçekleştirmiştir.
Resim 02.12: Carl David Anderson
proton
anti-proton
Elektron
Pozitron
Şekil 02.05: Sis Odası
73
FİZİK 8
Anderson, şekil 02.05’ teki sis odasında çalışırken, pozitif ve negatif yükleri
manyetik alanda incelemiş, elektron gibi davranan pozitif yüklü parçacıkların var
olduğunu gözlemiştir.
Carl David Anderson 1936 yılında pozitronun keşfinden dolayı
Nobel Ödülü almıştır.
Resim 02.13: Owen Chamberlain ( Ovın Çembırleyn ) ve Emilio Gino Segre ( Emilyo Cino Sigre )
1955 yılında karşıtprotonu keşfetmişlerdir.
Owen Chamberlain - Emilio Gino Segre karşıtprotonun keşfinden dolayı 1959
Nobel Ödülünü almışlardır.
Proton elektriksel olarak pozitif ancak karşıtproton elektriksel olarak negatiftir.
Her ikisi de aynı kütleye sahiptirler.
Bu gelişmelere göre karşıtparçacıkların tarifi şu şekildedir:
Kütleleri dışında tüm özellikleri
parçacıkların zıttı olan parçacıklara karşıtparçacık denir. Örneğin;
Karşıtelektron yani pozitron, ( - )
yüklü değil ( + ) yüklü elektrondur.
Parçacık ve karşıtparçacık araştırmaları devam ederken, 1930 yılında
Wolfgang Pauli ( Volfgank Pauli ) nötrinonun varlığından bahsetmiştir.
74
Resim 02.14: Wolfgang Pauli
FİZİK 8
Resim 02.15: Frederik Reines
ve Clyde Cowan
Resim 02.15’ de görülen F. Reines ( Reyns ) ve
C. Cowan ( Kevin ) 1956 yılında nötrino parçacığını
deneysel olarak göstermişlerdir. Nötrinolar, oldukça
zor yakalanabilmektedirler. Ancak CERN ve SLAC laboratuvarlarında nötrinoları gözlemek mümkündür.
Nötrinoların, elektrik yükleri yoktur. Ayrıca kütleleri
de sıfıra yakındır. Işık hızına yakın hareket eden nötrinolar, elektromanyetik etkileşimde bulunmadığı
gibi, madde içinde hiçbir etkide de bulunmazlar.
Şekil 02.06: Nötrino ve antinötrino
Nötronların temel kaynağı yıldızlar olup, karşıtparçacığı karşıtnötrinodur. Karşıtnötrinolar beta bozunmasıyla oluşur.
75
FİZİK 8
Kütlesi
( Mev/c )
Enerji
(eV)
–1
0,511
1,6 . 10–3
Elektron
+1
0,511
–
P
Karşıtproton
+1
938,3
3,126
Karşıtproton
P
Proton
–1
938,3
3,126
Nötron
n
Karşıtnötron
0
939,6
3,13
Karşıtnötron
n
Nötron
0
939,6
3,13
Nötrino
a
Karşıtnötrino
0
50
50
Karşıtnötrino
a
Nötrino
0
50
50
Parçacık
Sembolü
Karşıtparçacık Yükü ( C )
Elektron
e–
Pozitron
Pozitron
e+
Proton
1,6 . 10–3
Tablo 02.01: Parçacık ve karşıtparçacıkların özellikleri
1MeV = 106 eV
Tablo 02.01’de parçacık ve karşıtparçacıkların sembolleri, yükleri, kütleleri ve
enerjileri verilmiştir. Tabloda verilen parçacık ve karşıtparçacıklardan elektron, proton ve nötrino kararlı, diğerleri ise kararsızdır. Kararlılık durumları, bu parçacık ve
karşıtparçacıkların ömür süreleri ile ilgilidir.
Zamanda ters yönde hareket eden bir elektron, bir elektronun karşıtı olan pozitron gibi görünebilir. Kendisi ile karşıtı birebir olan tek parçacık fotondur. Fotonlar,
elektromanyetik kuvvet taşıdıklarından dolayı fotonların karşıtparçacığı yoktur.
Bir parçacık ile karşıtparçacığı karşılaştırdığında, bu iki parçacık birbirini yok
ederler. Ancak fizikte çok bilindik bir kural vardır.
Hiçbir şey yoktan var, vardan yok edilemez.
Ancak bilim insanlarınca parçacık ile karşıtparçacık karşılaştığında birbirini
yok ederler ancak bu aşamada çok büyük bir enerji açığa çıkar. Bu açığa çıkan büyük
enerji, değişik normlarda fotonlara dönüşmektedir.
Elektron ile elektronun karşıtparçacığı olan pozitron, belirli şartlarda çarpıştırıldığında çok büyük bir enerji açığa çıkar. Elektron ve pozitronun kütleleri ve enerjileri birbirine eşittir.
m e = m e = 0, 51 MeV
c2
E e = E e = 0,63 . 10–3 eV
+
–
76
+
FİZİK 8
Kütleleri ve enerjileri eşit olan elektron ve pozitronun yükleri de eşittir ancak
zıt işaretlidir.
Elektron ile pozitron çarpıştırıldığında birbirini yok eder ve gamma ışını olarak
enerjiye dönüşür. Bu enerji
E=h. c
h
e+
yada
E=h.i
ile bulunabilir.
Bu reaksiyon tersinir bir reaksiyondur. Yani elektron ile pozitron bir araya geldiğinde gamma
ışını oluşur. Gamma ışını ise uygun
şartlar oluşturulursa elektron ve
pozitrona dönüşebilir.
a
e–
Şekil 02.07: Gamma ışını oluşması
ÖRNEK 1:
Elektron ile pozitronun çarpıştırılması sonucu ortaya çıkan
fotonun enerjisini bulunuz?
` m e = m e = 0, 51 MeV
j
c2
–
e+
a
+
ÇÖZÜM:
E = m . c2
e–
E = me . c + me . c
2
–
+
2
Şekil 02.08: Elektron ve pozitronun çarpışması
E = ^m e + m e h . c
olur. Elektron ve pozitronun kütleleri birbirine eşittir.
m e = m e = 0, 51 MeV
c2
E = 2me . c2
E = 2 . ` 0, 51 MeV
j . c2
c2
E = 1,02 MeV
–
–
+
2
+
olur.
77
FİZİK 8
1,02 MeV = 1,02 . 10+6 eV
sonucu bulunur.
ÖRNEK 2:
3,2 . 107 eV olan bir
foton gerekli şartlar sağlanarak bir madde ve karşıtmadde elde ediliyor. Bu
madde ve karşıtmaddenin
kütleleri eşit olduğuna göre
kütlelerini bulunuz.
m+
foton
ÇÖZÜM:
E = m1c2 + m2c2
E = (m1 + m2) c2
sonucunda m1 = m2 olduğuna göre,
E = 2 m . c2
yazılabilir.
3,2 . 107 = 2 . m . c2
1,6 . 107 = mc2
m = 1,6 . 107 eV2
c
olur.
106 eV = 1 MeV
olduğuna göre,
m = 1,6 . 107 eV2
c
eV
m = 16 . 106 2
c
m = 16 MeV
c2
olarak bulunur.
78
m–
Şekil 02.09: Fotonun madde ve karşıt maddeye dönüşmesi
FİZİK 8
ÖRNEK 3:
İki fotonun çarpışması sonucu
oluşan bir parçacık ve karşıtparçacık
oluşmaktadır. Bu tepkimenin gerçekleştirilebilmesi için gerekli olan enerji
3,31 . 10–14 Joule olduğuna göre fotonun frekansını ve dalga boyunu bulunuz (h = 6,62 . 10–34 J, s , c = 3,108
m / s)?
ÇÖZÜM:
Parçacık
1. foton
2. foton
Karşıt
parçacık
Şekil 02.10: İki fotonun çarpışması
Fotonun frekansını bulmak için,
E=h.a
formülünü kullanmamız gerekir. O halde fotonun frekansı,
E=h.a
3,31 . 10–14 = 6,62 . 10–34 . a
3, 31 . 10 –14
a=
6, 62 . 10 –34
a= 0,5 . 1020
a= 5 . 1019 Hz
olarak bulunur. Fotonun dalga boyu,
λ= c
γ
8
h = 3 . 1019
5 . 10
h= 0,6 . 10–11
h= 6 . 10–12 metre
olur.
79
FİZİK 8
2.1 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA
Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak
doldurunuz.
CERN
Dirac
Elektron
Sıfır
Foton
Democritus
LHC
Kütle
1. Atomun yapısını inceleme sürecinde ilk çalışma ………………………
…….…’a aittir.
2. Yüzyılın araştırması olarak bilinen parçacık hızlandırılması, Avrupa
Nükleer Araştırma Teşkilatı ………………… tarafından yapılmaktadır.
3.
Avrupa Nükleer Araştırma Teşkilatı’ nın LIL adında doğrusal ve
………………… adı verilen dairesel hızlandırıcıları mevcuttur.
4. Karşıtparçacık kavramı ilk olarak 1928 yılında Paul Adriyan Mourice
………………….. tarafından adlandırılmıştır.
5. Parçacık ve karşıtparçacıkların ……………………….leri ve enerjileri
birbirine eşittir.
6. ………………….…………… ‘un karşıtparçacığı pozitrondur.
7. Nötrino ve karşıtnötrinonun kütlesi ve enerjisi …………………..……
…………. dır.
8. Parçacık ve karşıtparçacıklar çarpıştırıldığında ……………………….
oluşur.
2.1 ETKİNLİKLER: DOĞRU–YANLIŞ
Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez
içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız.
(….) 1. Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi laboratuarları İsviçre - İtalya
sınırındadır.
(….) 2. Parçacık fiziği üzerine çalışılan CERN’ den başka DESY ve SLAC gibi
laboratuarlarda bulunmaktadır.
(….) 3. CERN’ de hızlandırma işlemi, süper iletken odalarında yapılmaktadır.
(….) 4. Avrupa Nükleer Araştırma Merkezindeki doğrusal ve noktasal
hızlandırıcılar mevcuttur.
80
FİZİK 8
(….) 5. Parçacık - karşıtparçacık ikilisi, nötr cisimdeki (+) ve (–) yük mantığına
benzetilebilir.
(….) 6. Dirac, karşıtparçacıkları negatif enerjili parçacıkların doldurulduğu
durumlar olarak açıklamıştır.
(….) 7. Pozitronu 1932 yılında Carl Anderson keşfetmiştir.
(….) 8. Parçacık ve karşıtparçacıklar birbirine çarpıldığında nötrino oluşur.
(….) 9. Parçacık ve karşıtparçacıkların kütleleri birbirine eşittir.
(….) 10. Parçacık ve karşıtparçacıkların enerjileri birbirinden farklı olabilir.
2.2 PARÇACIKLARIN SINIFLANDIRILMASI
1932 yılında Dirac’ ın karşıtparçacık kavramı ortaya çıkıncaya kadar, fizikçilerin kabulü maddeler moleküllerden, moleküller atomlardan, atomlar ise çekirdek ve
elektronlardan, çekirdek ise proton ve nötrondan oluştuğu şeklinde idi.
Madde
Molekül
Atom ve Elektronlar
Çekirdek
Proton ve Nötron
Şekil 02.11: Madde ve nötron - proton süreci
1932 yılından itibaren, yapılan çalışmalar ile birlikte çekirdekteki proton
ve nötron ile çekirdeğin dışındaki elektronlardan, daha farklı parçacıklarında
var olduğu ispatlanmaya çalışılmış ve
şekil 02.11’deki dizayn değişmiştir.
Parçacık ve karşıtparçacık kavramlarının oluşması ile pozitronun bulunmasıyla araştırmalar devam etmiş ve
taşlar yerine oturmaya başlamıştır. Ancak parçacıklar, her zaman karşıtparçacı-
Resim 02.16: Cronin ve Fitch
81
FİZİK 8
ğa göre baskındır. 1964 yılında bunu James Watson Cronin ( Ceyms Vatsın Kronin )
ve Val Logsdon Fitch ( Vol Longsden Fiçh ) deneysel olarak ispatlamışlardır.
Parçacıkların, karşıtparçacıklara göre baskınlığını ispatlayan Cronin ve Fitch
1980 yılında Nobel Ödülü almıştır.
Sis odalarındaki çalışmalarla birlikte atom altıparçacık denilen, atomdan küçük ve birbirleriyle etkileşime girdikleri kuvvet itibarı ile atomaltı parçacıklar üç farklı kategoride sınıflandırılmıştır.
Atomaltı Parçacık
Fotonlar
Leptonlar
Hadronlar
Şekil 02.12: Atomaltı parçacık sınıflandırılması
Fotonlar, fotoelektrik olay sonucunda ortaya çıkarlar. Fotonlar,
elektriksel açıdan nötr olan bir atomaltı parçacıktır. Ayrıca kütleleri
olmayan fotonların, karşıtparçacığıda yoktur. Fotonlar, hiç bir zaman
durgun olduğu gözlenmemiş ve
ışık hızı ile hareket ettiklerinden,
atom içerisinde bulunmaları mümkün değildir.
Şekil 02.13’te de görüldüğü
gibi fotonlar elektromanyetik kuvvet aracılığıyla, yüklü parçacıklar
ile etkileşirler.
katot
anot
İ
G
pil
galvanometre
Şekil 02.13: Fotoelektrik olay
Hadronlar, Yunanca “kuvvetli
parçacık” anlamına gelmekte olup, atom çekirdeğini oluşturan atomaltı parçacıklardır. Baryon ve mezon olmak üzere 2 çeşittir.
82
FİZİK 8
Hidronlar
Mezonlar
Baryonlar
Şekil 02.14: Hadronlar
Çekirdeği bir arada tutan kuvvet, proton ve
nötron arasında bir kütleye sahip parçacıklar tarafından gerçekleştirilmektedir. Bu olgu ilk olarak ortaya
1935 yılında atılmıştır. H.Yukowa ( Yukova ), proton
ve nötron kütleleri arasında bir kütleye sahip olan
maddeyi “Ara değer” anlamında mezon olarak adlandırmaktadır.
1949 Nobel Ödülü mezonu bulan H.Yukowa’ ya
verilmiştir.
Resim 02.17: H.Yukowa
İki elektron, elektromanyetik etkileşimde bulunursa, fotonlar elektromanyetik kuvvete neden olur.
Bu etkileşimde, bir elektrondan diğerine, enerji ve
momentum aktarılır.
Şekil 02.15’teki iki elektronun
etkileşmesi sonucu enerji ve momentum aktarımı yani Feynman Diyagramı verilmiştir.
e–
e–
Benzer mantıkla, proton ile
nötron arasındaki yeğin kuvvetlere
de mezonlar aracılık ederler.
Şekil 02.16 ‘ta proton ve nötronu bir arada tutan kuvveti gösteren Feynman Diyagramı verilmiştir.
Zaman
e–
e–
Şekil 02.15: Feynman Diyagramı
83
FİZİK 8
P
n
Mezonlar, pion ve kaon olmak
üzere iki çeşit olup, ömürleri çok kısadır. Protonların kütlesi 140 MeV / c2, kaonların kütlesi ise 500 MeV / c2, dir.
Zaman
Foton
P
n
Şekil 02.16: Feynman Diyagramı
Mezonlar
Pion
Kaon
Hadronların diğer grubu olan
baryonlar ise proton, nötron, lambda, sigma, ksi ve omega gibi çeşitleri vardır. Ayrıca bu parçacıkların
karşıtparçacıklarıda mevcuttur.
Şekil 02.17: Mezon çeşitleri
BARYONLAR
PROTON
NÖTRON
LAMBDA
SİGMA
KSİ
OMEGA
Şekil 02.18: Baryonlar
Baryonlar, mezonlarda olduğu gibi, yeğin çekirdek kuvvetleri aracılığı ile etkileşmeye girerler.
Parçacıkların bir eksen etrafında dönmesine spin denir. Spin, parçacık ve antiparçacıklar için ayırt edici özelliktir. Tüm baryonların spinleri, kesirli değere sahiptir
(1/2, 1/3, 2/3 …..).
84
FİZİK 8
Baryonlar, parçacık sınıflandırılmasında kütlesi en fazla olan parçacıktır. En
hafif baryon ise protondur. Diğer baryonlar ise protondan daha fazla kütleye sahiptirler. Baryonların bozunması sonucunda mutlaka proton ortaya çıkar. Protonlar
bozunmadığından en kararlı baryondur.
Bu tepkime yada bozunum sonrasında baryon ve karşıtbaryon oluşur. Bu duruma Baryon Sayılarının Korunumu Yasası denir.
ÖRNEK 4:
p + n A p + p + n + p denkleminde baryon sayıları korunmuş mudur?
ÇÖZÜM:
p = 1, n = 1 ve p = –1 olacaktır.
O hâlde
1 + 1 = 1 + 1 + 1 + (–1)
2=2
olur ve baryon sayısı korunmuştur.
Leptonlar, zayıf çekirdek kuvvetlerinden sorumlu parçacıklardır. Elektron, nötrino ve müon birer leptondur. Ayrıca elektron, nötrino ve müonun karşıt parçacıklarıda birer leptondur. Leptonları direkt olarak gözlemek mümkün olmamakla beraber,
bozunmalar sırasında momentum korunumu sonucunda keşfedilmişlerdir.
LEPTONLAR
Elektron
Nötrino
Müon
Şekil 02.19: Leptonlar
Carlo Rubbia ( Karlo Rubiy ) ve Simon Van Der
Meer ( Saymın Van Der Miır ) zayıf çekirdek kuvvetinin taşıyıcı parçacıkları yani leptonları keşfetmişlerdir.
Resim 02.18: Rubbia ve Meer
85
FİZİK 8
Proton ile karşıtprotonun çarpıştırılması sonucu birçok atomaltı
parçacık bulunması sonucunda 1984 yılı Nobel Ödülünü Rubbia ve
Meer almıştır.
Lepton ailesinin genişlemesine en
büyük katkı CERN laboratuarlarında sağlanmıştır.
L.M.
Lederman
(Lidirmen),
M.Schwartz (Şıvarst) ve J.Steinberger
(Şıtaynbergır) yaptıkları çalışmalar sonucunda nötrinolar üzerinde durmuşlar ve
müon - nötrinosunu bulmuşlardır.
Resim 02.19: Lederman, Schwartz, Steinberger
Müon - nötrinosunun bulunması nedeniyle Lederman,
Schwartz ve Steinberger 1988 Nobel Ödülüne layık görülmüş ve
bu ödülü almışlardır.
Baryon sayılarının korunumundaki gibi, reaksiyon yada bozunum sonrasında
lepton sayılarıda korunmaktadır.
ÖRNEK 5:
n " p + e– + he
denkleminde lepton sayısının korunup korunmadığını bulunuz?
ÇÖZÜM:
Leptonlar 1, karşıtleptonlar -1 ve diğer parçacıklar 0 alınırsa,
n " p + e– + he
0 = 0 + 1 + (–1)
0=0
olur ve lepton sayısının korunduğu gözlenebilir.
Martin Lewis Perl, leptonlarla ilgili yaptığı
çalışmalar ve leptonların sınıflandırılmasına
sağladığı katkılardan dolayı 1995’ te Nobel
Ödülü kazanmıştır.
Resim 02.20: M. L. Perl
86
Parçacık
Simgesi
Karşıt
parçacığı
Kütlesi
(MeV/c2)
Elektriksel
Yükü
(x1,3 . 10–19 C)
Baryon
Sayısı
Elektronlepton
Sayısı
Müonlepton
Sayısı
Spini
Ömürleri (s)
Foton
io
Kendisi
0
0
0
0
0
1
Kararlı
Elektron
e–
e+
0,511
-1
0
+1
0
½
ie
Kararlı i
e
Elektronnötrinosu
i
ie
<7
0
0
+1
0
½
Kararlı
Müon
+–
++
105,7
-1
0
0
+1
½
2,2 . 10–6
Müonnötrinosu
i+
i+
<0,3
0
0
0
+1
½
Kararlı
Pion
/+
/–
139,6
+1
0
0
0
0
2,6 . 10–8
Kaon
K+
K–
493,7
+1
0
0
0
0
1,24 . 10–8
Proton
P
P
938,3
+1
+1
0
0
½
Kararlı
Nötron
n
n
939,6
0
+1
0
0
½
920
Lambda
h0
h0
1115,6
0
+1
0
0
½
2,6 . 10–10
Y+
Y–
1189
+1
+1
0
0
½
0,80 . 10–10
Y0
Y0
1193
0
+1
0
0
½
6 . 10–20
Y–
Y+
1197
-1
+1
0
0
½
1,5 . 10–10
U0
U0
1315
0
+1
0
0
½
2,9 . 10–10
U–
U+
1321
-1
+1
0
0
½
1,64 . 10–10
1<
1
1672
–1
+1
0
0
32
/
0,82 . 10–10
Baryon
Hadron
Mezon
Lepton
Grup
Foton
FİZİK 8
Sigma
Ksi
Omega
Tablo 02.02: Foton, hadron ve leptonların bazı özellikleri
87
FİZİK 8
2.2 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA
Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak
doldurunuz.
Lepton
Kütle
Mezonlar
Küçük
Spin
Dört
Nötr
Baryon
Proton
Zayıf
1. Atomaltı parçacıklar, fotonlar, hadronlar ve ………………….. dır.
2. Fotonlar, elektriksel açıdan ……………… olan bir atomaltı parçacıktır.
3. Fotonların, ………………..leri ve karşıtparçacıkları yoktur.
4. Hadronlar, …………………… ve mezonlar olmak üzere iki çeşidi vardır.
5. ……………………………., pion ve kaon olmak üzere iki çeşidi vardır.
6. Baryonlar, ………………., nötron, lambda, sigma, ksi ve omega gibi çeşitleri vardır.
7. Pionların kütlesi, kaonların kütlesinden …………………………… tür.
8. Parçacıkların bir eksen etrafında dönmesine …………………….. denir.
9. Leptonlar, ………………………çekirdek kuvvetlerinden sorumludur.
10. Leptonlar, ……………………….. farklı çeşittedir.
2.2 ETKİNLİKLER: DOĞRU–YANLIŞ
Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez
içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız.
(….)
(….)
(….)
(….)
1. 1932 yılında karşıtparçacık kavramını ilk olarak Dirac ortaya atmıştır.
2. Fotonlar, ışık hızı ile hareket ederler.
3. Fotonların kütleleri 3,1 . 10–19 dır.
4. Hadron, Yunanca kökenli bir kelime olup, “kuvvetli parçacık” anlamına
gelmektedir.
(….) 5. Bir elektron, elektromanyetik etkileşmede bulunursa, foton ortaya
çıkar.
(….) 6. Proton ile nötron arasındaki yeğin kuvvetlere mezonlar aracılık
ederler.
88
FİZİK 8
(….) 7. Mezonların ömürleri oldukça uzundur.
(….) 8. Pionların kütlesi 140 Mev / c2, kaonların kütlesi 500 Mev / c2’ dir.
(….) 9. Baryonlar, atomaltıparçacıklar içerisinde kütlesi en fazla olan
parçacıklardır.
(….) 10. Leptonların elektron, nötrino ve müon olmak üzere üç çeşidi vardır.
2.3 KUARKLAR
Biliminsanlarının bitmek tükenmek bilmeyen araştırma, merak ve soru işaretleri sonucunda, proton ve nötronunda altparçacıkları olduğunu ortaya çıkarmıştır.
Yapılan ince, titiz ve uzun çalışmalar sonucunda atomun çekirdeğindeki var olan
proton ve nötronlar, kuark, glüon ve lepton adı verilen alt parçacıklardan oluştuğunu göstermiştir.
Proton ve nötronların alt parçacıkları olan kuark, glüon ve leptonlar ile birlikte
madde ve nötron - proton süreci yeniden değişime uğramıştır.
Madde
Molekül
Atom ve Elektronlar Çekirdek
Proton ve Nötron
Kuark
Şekil 02.20: Madde - kuark süreci
Kuark, glüon ve leptonlar içerisinde en dikkat çekici parçacıklar, kuarklardır.
Protonları oluşturan kuarkların boyutu 10–18 m olduğu, yapılan titiz çalışmalar sonucu ortaya çıkmıştır.
Elektronlar, kuarklardan daha küçük parçacıklardır.
Her kuarkın birde karşıtkuarkı mevcuttur. Kuarklar,
Yukarı - aşağı
Tılsım - garip
Üst - alt
89
FİZİK 8
gibi kuark ikililerinden oluşmaktadır. Kuarklar, ingilizce karşılıklarının baş harfleri ile
simgelenmektedir.
Kuark
İngilizcesi
Simgesi
Karşıtkuark
Karşıtkuark Simgesi
Yukarı
up
u
Yukarıkarşıt
u
Aşağı
down
d
Aşağıkarşıt
d
Tılsım
charm
c
Tılsımkarşıt
c
Garip
strange
s
Garipkarşıt
s
Üst
top
t
Üstkarşıt
t
Alt
bottom
b
Altkarşıt
b
Tablo 02.03: Kuark ve karşıtkuarklar
Kuarkların, alt, üst, garip vb. isimlere sahip olması, o kuarkın özelliğine göre
adlandırılma yapılmamıştır. Yani yukarı kuarkının herhangi bir özelliği yukarı değildir yada aşağı kuarkın herhangi bir özelliği aşağı değildir. Garip kuarkında garipliği
sözkonusu değildir. Sadece adlandırmalar bu şekilde yapılmıştır.
A.B.D’ li bilim insanları David G.
Gross (Deyvid Gıros), H. David Politzer
(Deyvıd Politzır ) ve Frank Wilczek (Frenk
Vilçzek) kuarklar ve kuvvetli etkileşimler
üzerinde çalışmalar yapmışlardır.
Resim 02.21: David G.Gross, H.David Politzer,
Frank Wilczek
David G. Gross, H. David Politzer ve Frank Wilczek, kuarklar ve kuvvetli
etkileşimler üzerindeki çalışmaları sonucunda, 2004 yılı
Nobel Ödülünü almışlardır.
Her kuarkın, karşıtkuarkı da mevcuttur. Kuarkların elektrik yük, kütle, enerji,
renk ve spin özellikleri mevcuttur.
Kuarkların elektrik yükü, temel yükün tamsayı katları değilde, kesirli yüke sahiptirler. Örneğin up kuarkının yükü 2 ’ tür.
3
qu = + 2 e
3
Kuarkların kütleleri için iki kavram kullanılır. Bunlardan birincisi çıplak kuark
kütlesi, ikincisi bileşik kuark kütlesidir. Çıplak kuark kütlesi, kuarkın kendi kütlesi an-
90
FİZİK 8
lamında olup, bileşik kuark kütlesi ise kuark ve onu çevreleyen glüon parçacık alanının kütlesinin toplamıdır. Örneğin yukarı kuarkın çıplak kütlesi 1,5 MeV / c2, bileşik
kuark kütlesi ise 3,3 MeV / c2 dir.
mu = 1,5 – 3,3 MeV / c2 arasıdır.
Kuarklar ve karşıtkuarkların enerjileri arasında bir ortalama rakam söz konusu
değildir. Çünkü aşağı kuarkın enerjisi 4,8 MeV, üst kuarkın enerjisi 104 GeV boyutundadır.
Ed = 4,8 MeV, Et = 106 GeV
Kuarklar, renk yükü denilen özelliğe sahiptir. Kuarkların, renk yükü mavi,
yeşil ve kırmızı olup, her kuark bir renk
taşırken, karşıtkuarklar ise antirenk taşımaktadır.
Spinler, kuarkların önemli özelliklerinden biridir. Spin, bir parçacığın
kendi etrafında dönmesi olduğundan,
hareket eden kuarklarda kendi etrafında
dönmektedir. Örneğin, tılsım kuarkının
spini 1 olduğu gibi, garip kuarkının spi2
ni de 1 dir.
2
u
u
d
Şekil 02.21: 2u ve 1d kuarkı protonu oluşturur.
Kuark ve karşıtkuarkın özellikleri arasındaki tek fark
yüklerinin zıt olmasıdır.
Kuarkların tüm bu özelliklerini göstermek için;
Kuarkın sembolü, ortada
Kuarkın kütlesi, sol üst köşede,
Kuarkın yükü, sol ortada,
Kuarkın spini, sol alt köşede,
Kuarkın adı, altta
verilerek bir tablo oluşturabiliriz.
Şekil 02.22’ de kuarkların ve karşıtkuarkların özelliklerinin şekil üzerinde
gösterimi verilmiştir.
Kütle
Yük
Sembol
Spin
Ad
Şekil 02.22: Kuarkların gösterimi
91
FİZİK 8
2,4 MeV
2,4 MeV
2/3
U
–2/3
1/2
Yukarı
1/2
4,8 MeV
U
Yukarıkarşıt
4,8 MeV
–1/3
d
1/3
1/2
Aşağı
1/2
1,27 GeV
d
Aşağıkarşıt
1,27 GeV
2/3
C
–2/3
C
1/2
Tılsım
1/2
Tılsımkarşıt
104 MeV
104 MeV
–1/3
S
1/3
S
1/2
Garip
1/2
Garipkarşıt
171,2 GeV
171,2 GeV
2/3
t
–2/3
1/2
Üst
1/2
4,2 GeV
t
Üstkarşıt
4,2 GeV
2/3
b
–2/3
b
1/2
Alt
1/2
Altkarşıt
Tablo 02.04: Kuark ve karşıtkuarkların özellikleri
Tablo 02.04’te kuark ve karşıtkuarkların özellikleri gösterilmiştir. Dikkat edilirse, tabloda kuark ve karşıtkuarkların enerjilerinin ve spinlerinin eşit olduğu görülmektedir. Ayrıca kuark ve karşıtkuarkların yüklerinin eşit, fakat zıt işaretli olduğu
görülmektedir.
Atomaltı parçacıklardan olan hadron grubuna dahil olan baryonlar üç kuarktan oluşmaktadır.
Her baryon üç kuarktan oluşmuştur.
92
FİZİK 8
Şekil 02.23’ de görülen proton iki
yukarı, bir de aşağı kuarktan oluşmuştur.
Proton, uud kuarklarından oluşmuştur.
Kuarkların yük toplamı, protonun yükünü oluşturur.
u A 2 e
3
d A –1 e
3
olduğuna göre, uud yani protonun yükü,
= uud
= 2+2 – 1
3 3 3
3
=
3
= 1 olur.
Şekil 02.24’ de görülen nötron, iki
aşağı birde yukarı kuarktan oluşmuştur.
Nötron ise udd kuarklarından oluşmuş
ve yük toplamı,
u A 2 e
3
d A –1 e
3
olduğuna göre udd yani nötronun yükü,
2 – 1 – 1 =0
3 3 3
olur.
u
u
d
Şekil 02.23: Proton
d
d
u
Şekil 02.24: Nötron
Atomaltı parçacıklardan yine hadron grubundan olan mezonlar ise iki kuarktan oluşmuştur.
u
u
d
d
Şekil 02.25: Mezonlar
Şekil 02.25’ deki mezonlar iki kuarktan oluşmuş ve bunlardan biri kuark diğeri
karşıtkuarktır.
93
FİZİK 8
Çekirdeği oluşturan proton ve nötronlar, kuarklardan oluştuğuna göre, madde - kuark süreci oluşmuştur. Ancak bilim insanlarının bitmez tükenmez enerjisi ve
araştırmaları acaba hangi süreçlere kadar devam edecektir. Daha farklı atomaltı parçacık bulunur mu, bilinmez ama, görünen o ki araştırmalar asla bitmeyecektir.
?
?
?
Madde
Molekül
Atom ve Elektronlar Çekirdek Proton ve Nötron Kuark
Şekil 02.26: Madde - atom ve atomaltı parçacık süreci
2.3 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA
Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak
doldurunuz.
Karşıtkuark
Glüon
Bir
Baryon
Elektron
Zıt
Garip
Yukarıkarşıt
d
1. Proton ve nötronlar, kuark, …………………. ve leptonlardan oluşmuştur.
2. …………………….., kuarklardan daha küçük parçacıklardır.
3. Yukarı kuarkının sembolu u olup, karşıtkuarkı …………………………..
tır.
4. …………………. kuarkının karşıtkuarkı, garipkarşıttır.
5. Kuark ve karşıtkuarkın özellikleri arasındaki tek fark ………… yüklü olmasıdır.
6. Aşağı ve aşağıkarşıt kuarklarının
………………………. dir.
sembolu
sırasıyla
d
ve
7. …………………. lar üç kuarktan oluşmuştur.
8. Nötron, iki aşağı ve ……………… yukarı kuarktan oluşmuştur.
9. Mezonlar, bir kuark ve bir ………………………………….. tan oluşmuştur.
94
FİZİK 8
2.3 ETKİNLİKLER: DOĞRU–YANLIŞ
Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez
içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız.
(….) 1. Atomaltı parçacıklardan biride kuarklardır.
(….) 2. Elektronlar, kuarklardan büyük parçacıklardır.
(….) 3. Yukarı kuarkının, karşıtkuarkı aşağı kuarkıdır.
(….) 4. Kuarklar, almanca karşılıklarının baş harfleri ile simgelenmektedir.
(….) 5. Her kuarkın, bir karşıt kuarkı vardır.
(….) 6. Kuark ve karşıtkuarklarının enerjileri aynıdır.
(….) 7. Kuark ve karşıtkuarklarının spinleri farklıdır.
(….) 8. Protonun kuark yapısı uud’ dir.
(….) 9. Nötrronun kuark yapısı udd’ dir.
(….) 10. Mezonlar, iki kuark ve iki karşıtkuarktan oluşmaktadır.
95
FİZİK 8
NELER ÖĞRENDİK
Democritus ile başlayan atom ve yapısı ile ilgili araştırma süreci, yüzyıllarca devam etmiş, bu süreç günümüzde de hala devam etmektedir. Atom modellerinden
bilimsel literatürde en öne çıkanlar;
Democritus Atom Modeli,
Dalton Atom Modeli,
Thomson Atom Modeli,
Rutherford Atom Modeli,
Bohr Atom Modeli,
Modern Atom Modeli,
dir. Modern Atom Teorisi ile atom, çekirdek ve elektronlardan oluşmuştur. Ayrıca
çekirdek etrafında dolanan elektronlar çok hızlı hareket ettiğinden yerlerini tespit
etmek mümkün değildir.
CERN’ in yapmış olduğu deneylerde, parçacık hızlandırma odaları sayesinde
çekirdek parçalanması ile çok büyük enerji ve yeni parçacıklar ortaya çıkmaktadır.
Her parçacığın, bir karşıtparçacığı olduğu gerçeği tüm bilim çevrelerince kabul edilmiştir. Örneğin elektronun karşıtparçacığı pozitron adını almıştır. Elektron ile
pozitronun tüm özellikleri aynıdır, ancak aralarındaki tek fark elektriksel yüklerinin
zıt olmasıdır.
Fotonlar, belirli şartlar yerine getirilirse bir parçacık ve bir karşıtparçacık ortaya
çıkar. Fotonun enerjisi
E=h.i
yada
E=h. c
h
ile bulunabilir.
Sis odalarında başlayan, atomaltı parçacıklar süreci CERN’ e kadar uzamış ve
birçok atomaltı parçacık bulunmuştur. Atomaltı parçacıklar üçe ayrılır.
1. Fotonlar,
2. Hadronlar,
3. Leptonlar.
96
FİZİK 8
Hadronlar, baryonlar ve mezonlar olmak üzere ikiye ayrılmakta, baryonlar ise
proton, nötron, lambda, sipma, ksi ve omega gibi parçacıklardan oluşmaktadır.
Elektronlardan daha küçük parçacıklar olan kuarklar ise en ilginç atomaltı
parçacıklardır. Kuarkların isimleride ilginçtir. Yukarı, aşağı, tılsım, garip, alt ve üst
kuarklardan bazılarıdır. Bu ilginç parçacıkların hepsinin bir karşıtkuarkı vardır. Karşıtparçacıklarda olduğu gibi kuarklar ile karşıtkuarkların arasındaki tek fark elektrik
yükleridir.
Proton ve nötron gibi hadronlar üç kuarktan, mezonlar ise iki kuarktan oluşmaktadır.
97
FİZİK 8
BİRAZ DÜŞÜNELİM
1. 100 000 000 eV kaç MeV’ dir?
2. Bir fotonun enerjisi 2,4 MeV’dir. Bu foton gerekli şartlar sağlanarak eşit iki
atomaltı parçacığı ayrılıyor. Kütleleri eşit bu parçacıkların kütlesini bulunuz?
3. Bir fotondan, parçacık ve karşıtparçacıklar oluşturulması için gerekli olan
enerji 13,24 . 10–15'dür. Bu fotonun frekansı kaç Hz olur (h = 6,62 . 10–34 J . s) ?
98
FİZİK 8
2. ÜNİTE TEST SORULARI
1. Aşağıdakilerden hangisi tüm bilim insanları tarafından literatüre girmiş ve kabul
edilmiş atom modelidir?
I. Democritus Atom Modeli,
II. Thomson Atom Modeli,
III. Bohr Atom Modeli.
A. I, II
B. II, III
C. I, III
D. I, II ve III
2. Aşağıdakilerden hangisinde çekirdek veya atom fiziği ile ilgili araştırma merkezlerinden biri değildir?
A. DESY
B. DRAG
C. SLAC
D. CERN
3. Karşıtparçacık kavramını ilk ortaya koyan bilim insanı aşağıdakilerden hangisidir?
A. Paul Adriyon Mourice
B. Simon Van Der Meer
C. Carlo Rubbia
D. Carl Anderson
4. Elektronun tüm özellikleri ile aynı özelliklerine sahip sadece yükü zıt işaretli olan
karşıtparçacık aşağıdakilerden hangisidir?
A. Proton
B. Nötrino
C. Pozitron
D. Nötron
B. 1
C. 107
D. 1011
5. 10 MeV kaç eV’ dir?
A. 0,1
6. Aşağıdakilerden hangisinde verilen parçacık - karşıtparçacıkların enerjileri
birbirinden farklıdır?
A. Proton – karşıtproton
B. Nötron – nötrino
C. Elektron – pozitron
D. Nötrino – karşıtnötrino
99
FİZİK 8
7. Elektron ile pozitron gerekli şartlar gerçekleştirilerek çarpıştırıldığında aşağıdaki
olaylardan hangisi gerçekleşir?
I. Birbirlerini yok ederler.
II. Enerjiye dönüşürler.
III. Alfa parçacığı ortaya çıkar.
A. Yalnız I
B. I, II
C. II, III
D. I, II ve III
8. Dalga boyu 1.10–12 m olan bir fotonun enerjisi kaç Joule’ dür (h = 6,62 . 10–34 J . s,
c = 3 . 108 m / s) ?
A. 19,86 . 10–12
B. 19,86 . 10–15
C. 19,86 . 10–16
D. 19,86 . 10–17
9. Bir fotonun frekansı 6 . 10–10 ise bu fotonun
dalga boyu aşağıdakilerden hangisidir?
(c = 3 . 108 m / s)
A. 5 . 10–14 m
B. 5 . 10–15 m
C. 5 . 10–16 m
D. 5 . 10–17 m
E
Şekil 02.27: Foton
10. Aşağıdakilerden hangisi atomaltı parçacıklardandır?
I. Fotonlar,
II. Hadronlar,
III. Leptonlar.
A. Yalnız I
B. I, II
C. II, III
D. I, II ve III
11. Yunanca “kuvvetli parçacık” anlamına gelen atomaltı parçacık grubu aşağıdakilerden hangisidir?
A. Mezon
B. Hadron
C. Spin
12. Pion ve kaonlar ile ilgili verilen bilgilerden hangisi doğrudur?
A. Pionun kütlesi 140 MeV / c2
B. Kaonun ömrü çok kısadır.
C. Pionun ömrü çok uzundur.
D. Her ikisi de mezon grubuna dahildir.
100
D. Proton
FİZİK 8
13. Aşağıdakilerden hangisi baryon değildir?
A. Elektron
B. Lambda
C. Ksi
14. En kararlı baryonun proton olmasının
nedeni aşağıdakilerden hangisidir?
D. Proton
u
u
A. Çekirdekte olması
B. (+) yüklü olması
C. Bozunmuyor olması
d
D. Kütleleri küçük olması
Şekil 02.28: Proton
15. Kuarklarla ilgili verilen bilgilerden hangisi yanlıştır?
A. Üç kuark, bir baryon oluşturur.
B. Her kuarkın bir karşıkuarkı vardır.
C. İki kuark bir pion oluşturur.
D. 8 çeşit kuark vardır.
101
3. ÜNİTE
FİZİĞİN DOĞASI
d
q1
F
q2
Yeryüzünde yaşamın başlaması ile insanoğlunu ihtiyaçları arttıkça artmış, bu
ihtiyaçlara sahip olan insanoğlu, yeni ihtiyaçlara istek duymuştur. Bu ihtiyaçlar, birden bire oluşmamış, ihtiyaçları araştırmaları doğurmuştur. Bu araştırmalar sonucunda da buluşların ardı arkası kesilmemiştir.
İnsanoğlunun ilk buluşu nedir bilinmez ama ateşin bulunması, elementlerin
ve kondansatörün bulunması hayatı oldukça kolaylaştırmış ve belki de bu ve buna
benzer buluşlar, insanların hayatında çağ açmıştır.
Sizce en önemli buluş nedir?
Bilim ve keşifler insanları her zaman pozitif mi etkilemiştir?
FİZİK 8
NELER ÖĞRENECEĞİZ?
Bu ünitenin sonunda;
1. Bilimsel bilginin geçerlilik alanının ve sınırlarının değişip gelişebileceğini
örneklerle açıklayabilecek,
2. Bilimsel bilginin dogmatik olmayan gözlem, deney ve teoriye dayanan
doğasını örneklerle açıklayabilecek,
3. Hipotez, kuram ve yasa arasındaki farkı örneklerle açıklayabilecek,
4. Bilimsel bilginin elde edilmesinde insanın yaratıcılığı ve hayal gücünün
etkisini örneklerle açıklayabilecek,
5. Bilimin insanlara sunduğu olanakların iyi ve kötü amaçlı kullanımlarına
örnekler verebilecek,
6. Bilimin olgu ve olayları incelerken ana hatlarını bozmadan basitleşerek,
açıkladığı durumlara örnek verebileceksiniz.
ANAHTAR KAVRAMLAR
Yasa
Hipotez
Teori
104
FİZİK 8
GİRİŞ
Yaşamın başlaması ile, aslında bilimde başlamıştır, hatta yaşamdan önce. Bilim, insanların zekası, araştırması ve keşfi sürecinde vardır ve var olacaktır. Hayat
devam ettiği sürece de bilim olacaktır.
Ancak bilimin belli bir sınırları olduğu
hiçbir akla ve zekaya sığması mümkün
değildir. Sınırlar gün geçtikçe büyümekte ve belli çeperler içerisinde kalması
mümkün görünmemektedir.
Bilimsel bir verinin, bilim insanlarınca belirli bir süre gözlem yapılması ve
bu gözlemlerin deneylerle desteklenmesi, sonuçta da bir teori ile tüm Dünya’
da kabul görmesi gerekir.
Resim 03.01: Ateşin Bulunması
Resim 03.01’ de ateşin bulunmasından yüzlerce yüzyıl geçmesine rağmen, ne kadar büyük bir yaratıcılık sonucu ortaya çıktığı tartışılmaz. Çünkü ateş,
hayata yakın bir kavramdır.
Resim 03.02 ‘ deki atom bombasının iyi ve yararlı bir buluş olduğu kesinlikle söylenemez. Çünkü II. Dünya Savaşı’
nda Japonya’ ya atılan atom bombaları
sonucunda yüzbinlerce kişi hayatını kaybetmiş, bu yüzbinlerden kat kat daha
fazla kimse de yaralanmış ve sakatlanmıştır. Atom bombasının atılması sonucunda Japon halkının genetiksel olarak
Resim 03.02: Atom Bombası
birden fazla nesil zarar görmüştür. Her
buluş yada icat iyi ve faydalı olmayabilir.
Atom bombasının kötü amaçlı bir buluş olduğu gerçekten başka bir şey değildir.
3.1 FİZİĞİN DOĞASI
Bilim, evrenin yapısını ve davranışlarını deney ve gözlemlerle inceleyerek yapılan çalışmalar tümünü ifade etmektedir. Bilim bir olayın yada olgunun,
Nedenini,
Amacını,
Sonucunu
105
FİZİK 8
inceleyerek, insanların hayatını direkt yada indirekt olarak ilgilenen konular
üzerinde uğraş verir. Olay ve olguların nedenini araştıran ve bu araştırmalar sonucunu Dünya üzerinde paylaşarak, bu araştırmaların amacına ulaşmaya çalışılır. Amaca
ulaşıldığında ise hayata yansıyan bir takım sonuçlar ortaya çıkarılır.
Tahtaların birbirine
sürtünmesi
Ateşin oluşması
Isınma
Şekil 03.01: Ateşin Bulunması
Şekil 03.01’ de görüldüğü gibi ateşin bulunması sürecinde olduğu gibi neden
– amaç – sonuç aynı ortamda ve eş zamanlı olması mümkün değildir. Yani bilim, bir
süreçte olabilir. Einstein, (Aynştayn) bilimi;
“Her türlü düzenden yoksun, duyu verileri ile düzenli düşünceler arasında
uygunluk sağlama çabası”
olarak tanımlamıştır.
Günümüzde de olduğu gibi, bilim bir uğraş yada meslek olarak tanımlanmaktadır. Çünkü bilim sadece bilim insanlarının uğraşı değil, ülkemizde ve Dünya’
da açılan proje ve çalışmalar ile herkesin ilgilenebileceği bir yapı olmasından tüm
insanlığındır.
Bilim tarihine bakıldığında madde, çok küçük bir gerçeklilik alanı ile başlanılmıştır, ancak maddenin geçerlilik alanı gün geçtikçe artmıştır.
Şekil 03.02’ de maddenin yapısının bilim ile birlikteki süreci görülmektedir.
Yüzyıllarca, maddeler üzerindeki farklılığı araştıran insanoğlu, maddelerin moleküllerden oluştuğunu tespit ettiğinde bilimin geçerlilik alanı ve sınırı molekül olarak
ortaya çıkmıştır. Ancak neden, merak ve sonuç ilişkisi molekülün yapısı üzerine merakla bakıldığından atom çalışmaları başlamış ve Democritus ( Demokritus ) ile başlayan atom macerası Modern Atom Teorisi ile günümüze kadar gelmiştir. Çekirdek
ve elektronların incelenmesi ile fiziğin alt alanlarından biri olan çekirdek ve atom
fiziği ortaya çıkmıştır. Bu durumda çalışmaya başlayan fizikçiler proton – nötron
106
FİZİK 8
üzerindeki çalışmaları bitirdiklerini sanmışlar. Kuarklar üzerinde bilgi sahibi olmak
için CERN, SLAC gibi büyük laboratuarlar kurulmuştur.
Madde
Molekül
Atom
Çekirdek ve Elektronlar
Çekirdekteki
Proton ve Nötron
Proton ve Nötronu
oluşturan kuraklar
Şekil 03.02: Maddenin yapısı
Bilim ve bilgi, yüzyıllar önce madde ile sınırlı iken zamanla değişen bu alan
doğrultusunda sınırlar genişlemiş ve kuarkların yapısal özellikleri, farklılıkları hatta
gözlemlenerek fotoğraflanması bile ispatlanarak, bilim çevrelerine gösterilmiştir.
Resim 03.03: CERN laboratuarı
Unutulmaması gereken durum, bilim ve bilginin geçerlilik alanı ve sınırları zamanla değişmekte ve genişlemektedir.
107
FİZİK 8
Ancak hala bilinmeyen ve açıklanamayan durumlar olması nedeniyle, bilim
her zaman her soruya cevap vermesi yada cevap bulması mümkün olamamaktadır.
Dünya’ dan farklı bir yerde yaşam var mıdır?
Evrenin sonu var mıdır?
Gençlik iksiri bulunabilecek midir?
Daha iyi bir enerji kaynağı bulunabilecek midir?
Işık hızına yakın bir yolculuk mümkün müdür?
Akla ilk gelen yukarıdaki sorulara cevap veremeyen bilim, ilerde bu sorulara
cevap verip veremeyeceği konusunda da net bir durum söz konusu değildir. Çünkü
bilim nettir.
Gün geçtikçe bilimin cevap veremediği cevap sayısı azalmaktadır. Bu nedenden dolayı bilim ve bilgi çok değerlidir.
Bilim ne zaman, ne ile uğraştığı bilgilerinden bazılarına, arkeolojik kazılardan
elde edilen verilere göre elde edilebilir.
9
10
6
5
10
11
11
13
17
10
9
21
3
4
6
3
Resim 03.04: İşango Kemiği
M.Ö. 20 bin yıllarından kalma olduğu tahmin edilen Resim 03.04’ deki İşango kemiğinde asal sayıların sıralaması mevcuttur. Bu arkeolojik bulguya göre eski
Mısırlıların çarpma tekniği ve matematik üzerinde ne derece bilim yaptıkları ve bu
konuda ne kadar üst düzeyde bilgi sahibi oldukları ortaya çıkmaktadır.
Arkeolojik kazılardan elde edilen eserlere göre M.Ö. 35 bin yıllarında zamanı
ölçmeye yarayan hatta mevsimler ile ilgili veriler rastlanmıştır.
Bilim ile tarih boyunca bir çok medeniyet uğraş vermiş, ancak bunlardan öne
çıkan medeniyetler;
Mısırlılar
Akadlar
Babiller
108
FİZİK 8
Sümerler
Asurlar
Persler
olarak sıralanabilir. Bu medeniyette tarihte yapmış oldukları bilimsel çalışmalar, bilim ve bilgiye önem verenler arasında ilk sıraya alanlardır.
21 Mart
öte
Gün
ak
3 Oc
21 Haziran
öte
Gün
uz
mm
4 Te
21 Aralık
23 Eylül
Şekil 03.03: Mevsimlerin Oluşumu
Bir bilginin yada verinin ilk kaynağının ne olduğunu araştıran bir bilim
dalı vardır. Bu bilim dalına Epistomoloji
denmektedir. Epistomologlar, araştırmaların veya kanunların ilk kaynağına
ulaşmaya çalışırken, buldukları bilgiyi,
günümüzdeki bilimsel araştırma ve çalışmalara göre sürekli irdelemekte ve
ilke ulaşmaya çalışmaktadır.
1500’ lü yıllarda kullanılmış, navigasyon cihazı olan usturlab, genelde
yükseklik bulmaya yaramaktadır. Günümüzde hayatımızda çok kullanılan
Resim 03.05: Usturlab
navigasyon cihazları büyük şehirler için
oldukça önem arzetmekte, zaman iyi kullanmak konusunda çok büyük yardımcı olmaktadır.
109
FİZİK 8
1876 yılında sevgilisi Osvaldo Lolita (Ozvaldo Lolita ) ile görüşmek amacıyla kullanılmış ilk telefon Aleksandra
Graham Bell (Aleksandıra Gıraham Bel )
tarafında bulunmuştur. Telefonun hayatımızda rolünü anlatma bitirmek mümkün değildir. Telefonlar artık sadece bir
telefon değil el bilgisayarları haline gelmiştir.
1948 yılında yapılan ve kullanılan
ilk bilgisayar Resim 03.07’ te görülmektedir. Sadece veri depolama ve hesap
makinası niyeti ile yapılan ilk bilgisayar
yaklaşık bir oda büyüklüğünde idi. Ancak şuanda avuç içimize sığan ve tüm iş
ve işlemleri yapabileceğimiz bilgisayarlar yapılmakta ve kullanılmaktadır.
1513 yılında Dünya haritasını çizen
Osmanlı denizcimiz Piri Reis, Dünya haritasını gerçeğe yakın çizdiği bir gerçektir.
Yaşadığı yıllar ve teknoloji şartları göz
önüne alınırsa mükemmele yakın bir sonuçla Resim 03.08’ daki haritayı çizmiştir.
Resim 03.06: Graham Bell ve ilk telefon
Resim 03.07: İlk bilgisayar
Bilimsel gelişmeler çok hızlı olmasına rağmen, insanlığın pek çok sorun
hala çözüme kavuşmadığı bir gerçektir.
Ancak geniş bir perspektifte bakılırsa,
bilimsel gelişmeler neredeyse ışık hızında hareket edilmektedir. Bazı yüzyıllar
herhangi bir gelişme konusunda kısır
kalmış olan insanlık, 21. yüzyılda hemen
hemen her an bir buluşa, bir gerçeğe,
bir çözüme yaklaşmaktadır.
Resim 03.08: Dünya Haritası
110
Resim 03.09’ de Dünya’ mız, her
dönüşünde farklı bir bilimsel gelişmelere doğru dönmekte, her gün yeni bir
icat, yeni bir buluş, yeni bir çözüm ile
gün ışımaktadır.
FİZİK 8
Resim 03.09: Dünya Haritası
Aslında çözülememiş her olay yada durum insanlığın kafasını karıştırmakta ve
tüm insanları özellikle de bilim insanlarını daha fazla çalışmaya, daha fazla deneye,
daha fazla araştırmaya yöneltmektedir.
Dünya’ dan başka hayat var mıdır?
Petrol bittiğinde ne kullanılacaktır?
Kansere çare bulunabilecek midir?
Evrenin sonu var mıdır?
Güneş enerjisi ne zaman bitecektir?
Dünya’ daki su bitecek midir?
Karadeliklerin sonu neresidir?
vb. soruların şimdilik net bir cevabı bilim tarafından verilememektedir. Bu demek
değildir ki, yukarıdaki ve benzer sorular cevapsız kalacaktır. Örneğin evrenin sonu
var mıdır?
Uçsuz bucaksız evrenin bir sonu
olup olmadığı bir gün mutlaka ama
mutlaka bulunacaktır. Şimdilik ise evrenin sınırsız olduğu kabulünü beynimiz
tarafından algılanması gerekmektedir.
Bilim için sadece araştırma yeterli
değildir. Yani bilim insanları sadece araştırma yaparak bilim ve bilimsel geliş-
Resim 03.10: Evren
111
FİZİK 8
melere ulaşılmayabilirler. Bilimsel gözlemler, bilimin vazgeçilmezlerinden biri olup,
hala geçerliliğini korumaktadır.
Gözlem, Türk Dil Kurumu sözlüğüne göre; “Bir nesneni, olayın veya bir gerçeğin, niteliklerinin bilinmesi amacıyla, dikkatli ve planlı olarak ele alınıp incelenmesi,
müşahade” olarak tanımlanmaktadır.
Gözlem, çıplak göz ile yapılabildiği gibi, mikro boyuttaki
gözlemler mikroskop ile makro
boyuttaki gözlemler teleskop
ile gözlemlenebilmektedir.
Resim 03.11: Gözlem araçları
Gözlem, canlı ve cansız
varlıkları, herhangi bir bilgiye ulaşmak için, bazı teknik ve
metotlar kullanarak, değişik
araçlarla yada gözle izlemedir.
Bilimsel anlamda iki çeşit gözlem bulunmaktadır. Bunlar;
a. Nitel Gözlem
b. Nicel Gözlem
Nitel gözlem, kişiden kişiye sonuçları farklılık gösteren gözleme denir. Yani
farklı ölçücüler, aynı ölçümü farklı ölçebilmektedir. Bu duruma nitel gözlem denir.
Resim 03.12’ deki bir bardak çayın ılık yada soğuk
olması kişiden kişiye göre farklılık gösterebilmektedir.
Havanın sıcak yada soğuk olduğu,
Bir evin geniş yada dar olması,
Bir melodinin güzel yada kötü olması,
Bir yemeğin leziz yada yenilmeyecek olması,
Resim 03.12: Bir bardak
çayın gözlemlenmesi
vb. gözlemlerin hepsi nitel gözlemdir. Doğal ve laboratuarlar gözlemi olmak üzere iki çeşittir.
Nicel gözlem ise sonuçlarının kesin olduğu gözlemleme şeklidir. Nicel gözlemde rakamlar ön plana çıkmaktadır.
Resim 03.13’ deki bir bardak çayın sıcaklığının ölçülerek, 70 °C yada 80 °C ‘ deki çay şeklinde ölçüm yapılması
nicel gözlemdir.
112
Resim 03.13: Bir bardak
çayın gözlemlenmesi
FİZİK 8
Hava 28 °C
Evin genişliği 85 m2
Bisikletlinin hızı 35 m / s2
Ablasının kütlesi 58 kg.
gibi ölçümler nicel gözleme örnekler vermektedir. Bu anlamda nicel gözlemin, ölçü
araçları ile yapılması, nitel gözlemden farklılığını ortaya koyar.
Bilim insanlarının vazgeçilmez çalışmalarından biride deneydir. Bir bilimsel gerçeği yada varsayımı kanıtlamak
için yapılan uygulamaların tümüne deney denir. Özellikle fizik, kimya ve biyoloji gibi bilimsel alanlarda doğal yada
laboratuar ortamlarında bilimsel verilerden yola çıkarak yada yeni veriler kullanarak yapılan çalışmalardır.
Şekil 03.04 ve 03.05’ de deney
düzenekleri görülmektedir. Bir bilimsel
gerçeği yada varsayım için uzun uğraşlar sonucunda en uygun düzenekler
kurulmalıdır. Bilimin gizli dünyasını gün
Michelson Morley
Deneyi
Ayna
Ayna
Işın demeti
Detektör
Işık
Işık
dalgaları
B
Karanlık
Saçak
A
B
Aydınlık
Saçak
Şekil 03.04: Young Deneyi
ışığına çıkartmak için bu deney düzeneklerinde en uygun materyallerin tespit edilerek en uygun sistemi kurmaktadır. Sadece materyalle kalmayıp en
uygun ortamında ( hava, su, boşluk vb. )
sağlanması gerekir. Bununla da verilerin
tamamlanması uygun olmayabilir. Bu
seferde her türlü argüman hangi maddeden kullanılacağı için çalışmalara başlanılması gerekir.
Şekil 03.06’ da görülen radyoaktif
madde bilindiği üzere vücuda ve çevreye oldukça zararlıdır. Radyoaktif maddeler bilindiği üzere çevresindeki tüm canlıların hücre yapısına zarar verdiğinden,
radyoaktif maddelerden yayılan radyoaktif ışınların engellenmesi gerekmektedir.
Şekil 03.05: Michelson – Morley Deneyi
113
FİZİK 8
Radyoaktif ışınların, belirli bir kalınlıktaki kurşun levhada absorbe edildiğinin (soğurulduğunun) tespit edilmesi için kurşundan farklı olarak bir çok
madde denendiği mutlaktır. Kurşun levhadan geçemediği deneysel olarak tespitinde ise kaç cm.’ lik bir levha kullanılması içinde bir çok deney yapılmıştır. Bu
deneylerde ise bir çok bilim insanı zarar
görmüştür, sağlığı bozulmuştur.
Şekil 03.06: Radyoaktif maddenin korunması
F
Şekil 03.07: Bir cisme kuvvet uygulanması
Şekil 03.07’ te bir cisme bir F kuvveti uygulanmakta ve sürtünme kuvveti incelenmek istenmektedir.
Sürtünme kuvvetini incelemek için bir çok deney gerekir. Bunlar;
F kuvveti artırılır, azaltılır (F/4 kuvveti, F/2 kuvveti, F kuvveti, 2F kuvveti, 4F
kuvveti gibi)
Cismin bulunduğu yüzey değiştirilir (cam yüzey, tahta yüzey, asfalt yüzey, halı
yüzey gibi)
Cismin kütlesi artırılır, azaltlır (m/4 kütlesi, m/2 kütlesi, m kütlesi, 2m kütlesi,
4m kütlesi gibi)
114
FİZİK 8
Bunları tek tek değil çaprazlama da yapılmalıdır. Yani F/4 kuvvetini tüm yüzeylerde ayrı ayrı tüm kütlelerde deney yapılmalı, sonra diğer kuvvette tüm yüzeylerde ayrı ayrı tüm kütlelerde deney yapılmalıdır. Sadece bir sürtünme kuvveti olayını
incelemek için yukarıdaki pariteler kullanılarak 100 deney yapılmalıdır. İşte bu durumlar göz önüne alınırsa her kuvvette, tüm yüzeyler kullanılarak cisim çekilerek,
ölçümler yapılabilir. Diğer kuvvetlerde sırası ile tüm yüzeylerde cisimler çekilir. Bu
durumların her biri bir deneydir. İşte bu sürtünme kuvvetini incelemek için ne kadar
çok deney yapıldığı düşünülürse, bilim insanlarına ne kadar şükranda bulunsak az
olacağı ortaya çıkmaktadır.
Bilimsel araştırmalar için
bilim insanları bir çok sistem
geliştirmişlerdir. Bu sistemlerden biri deneysel çalışmalar
ile başlanılarak reel sonuçlara
ulaşılmıştır. Ancak her bilimsel
bilgi için deneysel çalışmalar
yeterli olmadığından yada imŞekil 03.08: Yüzyıldaki ışık teorisi
kan sağlanamadığından teorik çalışmalar sonucu bu bilgiye ulaşılmaktadır.
Teorik çalışmalar ile ilgili bir çok bilim insanı, bilimsel bilgiye ulaşmaya çalışmışlardır. 17. Yüzyılın sonlarına doğru Newton ve Huygens ışık ve ışığın yapısı ile bir
çok teori ortaya atmışlardır.
Teori, Yunanca “ theorein “ kelimesinden türemiş olup, “bakmak gözlemek” anlamındadır. Çok sayıda gözlem yada deney ile desteklenen bilgiye teori ( kuram )
adı verilir. Teori, deneyler ile ispatlanmamış olmasına rağmen, bu ispat daha çok
çalışma, deney yada daha hassas ölçümler sonucunda çürütülebilir ve böylelikle de
ispatın farklı durumu ispatlanmış olur. İşte bu anda teori tüm bilimselliğini yitirmiş
olur.
17. Yüzyıldaki ışık teorisi günümüzde bilimsel veri
olma özelliğini kaybetmiştir.
Çünkü ışığın artık tam olarak
yapısı, hızı ve hareket tarzı ispatlanmıştır.
Işık, günümüzde dalgaŞekil 03.09: Işık modeli
lar halinde yayılan ve parçacık
özelliği gösteren bir yapıya sahip olduğu, hızının ise 3.108 m / s ispatlanmıştır.
115
FİZİK 8
Yüzyıllardır atomla ilgilenen insanoğlu, bir çok bilim insanı tarafından atom
modelleri üzerinde teori ortaya atmışlardır.
Democritus Atom Teorisi
Dalton Atom Teorisi
Thomson Atom Teorisi
Rutherford Atom Teorisi
Bohr Atom Teorisi
Modern Atom Teorisi
Her yeni atom teorisi, bir
önceki bilim insanının atom
modelinin yapısını değiştirici
yada yanlışlığı üzerinde gözlem
ve deneyler yapmış, ayrıca bir
önceki atom modelinin bilimsel
niteliğini ortadan kaldırmıştır.
?
?
?
?
?
?
?
?
?
Sonuç olarak, bilimsel
?
?
?
araştırma için bir çok yol vardır.
Deneysel ve teorik çalışmaları
E = mc 2
gözlem, deney yada teori ile ortaya atılan bilimsel bilgiler aksi
ispatlanıncaya yada çürütülünceye kadar bilimselliğini sürdürür. Bu çalışmalar veya bilimsel
etkinliklerin kaynaklarının büResim 03.14: Einstein
yük bir çoğunluğu insanoğlunun merakı doğrultusunda oluşur. Zaten Einstein’ da soru işareti ile bütünleşmiştir.
Bilim ile uğraşan insanların çok kullandığı kavramlar arasında hipotez, kuram
ve kanun diğer kavramlardan biraz daha öne çıkmaktadır.
Hipotez yada diğer adıyla önerme, bir gözlemin, bir olayın, bir olgunun yada
bilimsel problemin, üzerinde daha fazla çalışmalar yaparak test edilmesine imkan
sağlayan, bir öneri bir tavsiye niteliğinde açıklamalardır. Problemlerin çözülmesi için
ilk aşama hipotez kurma aşamasıdır.
Hipotezler, doğru yada yanlış sınamalardır. Yani problemin çözümü için sınanabilen, cevaplanabilen iddialardır. Doğruluğu yada yanlışlığı önemsenmeyen bu
sınanabilir sorular veya iddiaların hepsi bilim için değerlidir. Yanlış sorular değer-
116
FİZİK 8
siz, doğru sorular değerli şeklindeki bir
yorum bilim için oldukça reddedilebilir
bir durumdur. Bir hipotezin yanlış olması, o hipotezin değersiz olduğu anlamına gelmemektedir. Hipotez doğru da
olsa yanlış da olsa bilimsel değeri vardır.
Önemli olan doğru yada yanlış hipotez
sınanabilir midir? İşte değerli veri budur.
soru
soru
PROBLEM
Bir hipotezde olması gereken özellikler şu şekilde sıralanabilir.
soru
soru
Şekil 03.10: Hipotez
1. Hipotez, mantıksal ve rasyonel
olmalıdır.
2. Hipotezdeki kavramlar açık ve işlemsel olarak tanımlanabilmelidirler.
3. Hipotezin sınanabilir bir kimliği olmalıdır.
4. Hipotez, literatürlere uyumlu olmalıdır.
Bir hipotezin iyi bir bilimsel araştırma olabilmesi için, titizlikle tasarlanarak,
gerçekleştirilmesi gereken bir çok aşamadan geçmesi gerekir.
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
Bilimsel Araştırma
?
?
?
?
?
?
?
?
Şekil 03.11: Bilimsel araştırma
Hipotezlerden yola çıkarak, bir araştırma tasarımı yapılabilir. Bu tasarımda, bir
çok araştırma teknikleri kullanılır ve bir örneklem üzerinde yoğunlaşır. Değişik araçlar ve ölçeklerde, bu örneklem değişik ölçüm ve tespitler oluşturulur. Oluşturulan
veriler, uygun istatistiksel analizlere tabi tutularak, defalarca sınama yapılabilir.
Sistemli bir biçimde düzenlenmiş bir çok olayı açıklayan ve bir bilime temel
olan kurallar bütününe kuram yada teori denir. Kuram yada teoride bir çok tekrarlanan gözlem ve deneyler seridir.
117
FİZİK 8
Teorilerin bilimsel olabilmesi için, mevcut bilgi birikimi düzeyinde doğrulanabilmesi gerekir. Teoriler, kesin olarak kabul edilmiş gerçekler olmadığı, her zaman
tartışmaya açıktır. Teorilerin, tartışmaya açık olması zaman içinde yinelenerek doğrulanmaya gerek duyulmaktadır.
Teorileri desteklemek için bazı doğrulamlar kurulması gerekir. Teorinin iskeleti
doğrulamlardır. Doğrulamlar, kesinlik kazanamamışsa ve genel olarak kabul görülmezse, teorinin değişmezleri yasalaştırılamaz.
Bu yasalaşma sonucunda,
1. Mevcut teori parça olarak yasalaştırılabilir,
2. Yeni bir yasa ortaya çıkabilir,
3. Mevcut teori terk edilebilir,
4. Yeni bir teori ortaya çıkabilir.
Einstein’ in Görelilik Kuramını duymayan yoktur. Einstein’ in Görelilik Kuramı:
Resim 03.15: Albert Einstein
Özel görelilik, ışığın boşluktaki hızının, ışık kaynağının gözlemciye göre hızı
ne olursa olsun, her zaman aynı sabit değerde ölçüleceği kabulünden hareket
eder. Bundan, ışığın hızının evrendeki her şey için sınırlayıcı bir hızı temsil
ettiği sonucu çıkarılır.
Einstein, Newton’ un tüm ulaştığı sonuçları kabul etmemiş, matematiksel modellerin yetersiz olan kısımları düzeltilerek, tamamlamak için çalışmalar yapmıştır.
Einstein’ ın bu çalışmalar sonucunda, bilim dünyasında çığır açacak ve bu çığırla bir
çok bilimsel çalışmalar başlatmıştır.
Şekil 03.12 ’ de görüldüğü gibi Boyle –
Moriette Kanunu gibi, çok uzun süre çalışmış,
her bir durumda, aynı şartlarda aynı sonuçları
verdiği kesin olarak belirlenen, akla ve mantığa uygun, genel anlamda bilim çevrelerince
kabul görmüş, yanlışlama imkanı bulunmayan gerçek bilgiye yasa yada kanun denir.
Yasalar, değişmezlik ilkesine sahiptir.
Farklı bir deyişle değişik şartlarda, farklı ortamlarda bilimsel yasaların değişmesi mümkündür. Yasalar, gerçeğin ta kendisidir.
118
N
N
N
V1
V2
V3
P1
P2
P3
N = sabit
N = sabit
N = sabit
t0 = sabit
t0 = sabit
t0 = sabit
Şekil 03.12: Boyle - Moriette Kanunu
FİZİK 8
Yasalar, bilim çevrelerince önemli değişmezler olmakla birlikte, bu bilimsel yasalardan yola çıkarak bilimin gelişmesine ışık tutarlar. Ayrıca bilimsel yasalar, yeni
gelişmelerin tabanını oluşturarak, bilimin sürekli gelişmesi için en önemli dayanaklardan biridir.
Hipotez
Bilimsel gelişme
Bilimsel çalışma
Teori
Bilimsel gelişme
Bilimsel çalışma
Yasa
Şekil 03.13: Hipotez, teori, yasa
Hipotezin, bilimsel gelişmelerle teoriye, teorilerde deney ve çalışmalarla yasaya dönüşebilir. Ancak bu süreç her zaman gerçekleşmeyebilir.
Yüzyılın deneyi olarak adlandırılan, 56 ülkeden 800’ ün üzerinde bilim
insanının çalıştığı CERN’ de ( Resim 03.16
) Büyük Hadron Çarpıştırıcısı çalışmaları
yapılmaktadır. Yerin yaklaşık olarak 100
metre altındaki bu laboratuarın uzunluğu 27 km. civarındadır.
Taneciklerin çarpıştırılması, dairesel yörüngede birbirine zıt yönlü haResim 03.16: CERN Laboratuarı
reket ettirilen protonlar, çok büyük hızlarda çarpıştırılarak, Dünya’ nın oluşumundaki olay Big Bang ( bik benk ) yani Büyük
Patlama’ dan sonra yok olan parçacıkların yeniden oluşturulması hedeflenmektedir.
CERN çalışmalarında, hipotezler,
teoriler ve yasalar bilim çevreleri ve bilim insanları tarafından bolca kullanılarak, bu bilimsel çalışmada her türlü
bilimsel veri kullanıldığından “ Yüzyılın
Deneyi “ adını almıştır.
İnsanoğlunun içinde var olan
keşfetme ve merak duygusunu, dış dünyaya yansıtılmasıyla, bilim çevrelerince
Resim 03.17: CERN deki hızlandırıcı
kabul yada reddini sağlatır. Ancak insanoğlunun bilim yapma arzusu, her insanın iç dünyasında var olmayan bir duygudur.
Sadece bilim yapma arzusu değil, bilimsel çalışmaların uzun bir süreci, bu süreçteki
sabırla yapılan deney ve gözlemlerde hiçte kolay olmayan bir süreçtir.
119
FİZİK 8
Bilim
Bilim
Bilim
Bilim
Bilim
Bilim
Şekil 03.14: Bilimin sırları çözmesi
Şekil 03.14’ de görüldüğü gibi, bilim yapmak, saklanmış sırları çözmektir. Yeryüzünde evrenin sırlarını çözmek, bu sırları merak eden bilim yapan, teknolojiyi kullanan ve geliştiren insandır. Doğal yaşamdan gelen sayısız ikaz ve sorunlara karşı,
saymakla bitmeyecek strateji geliştiren bilim insanları, özel bilgi birikimine, donanıma, evrensel düşünme yeteneğine sahip olmalıdır.
Sınırı olmadığı tahmin edilen bilim dünyasında bilinenlerine bakıldığında,
bazı özel yetenek, bilgi, merak, yaratıcılık, hayal gücü gibi duyguları yoğun olan
insanların küçümsenemeyecek bir özelliğe sahip olduğu kabul edilmelidir. Çünkü
bilim yapan bilim severleri, zorlu bilim yapma sürecinde yaratıcılık ve hayal gücü, diğer insanlara göre fazla olması gerekmektedir. Dar düşünceleri olan, kendini, sosyal
çevresini ve yaşantısını sınırlamış, yaratıcılığı olmayan, hayalleri olmayan yada kısıtlı
olan insanların bilme, bilim çevrelerine ve bilgiye hiçbir faydası olamaz.
Sonuç itibarı ile insanların kültür, bilim ve teknoloji alanlarında attığı adım
yada her türlü gelişmenin insanların hayal gücü ve yaratıcılığının eseridir.
Hayal gücü, merak, yaratıcılık, araştırma, deney ve gözlemler devam ederken,
bilimin hep iyi yönde geliştiği söylenemez. Hayatı kolaylaştıran teknoloji, bir yandan
da insanoğlunu ister istemez kötü olay ve olgularla karşı karşıya getirmektedir.
120
FİZİK 8
Resim 03.18: Bir hayal gücü yarışmasında ödüllü hayaller
Teknoloji, Dünya’ nın ilk çağlarından beri gelişirken, sürekli bir değişim süreci
içerisindedir. Yıllar geçtikçe bulunan yada keşfedilen icatlar ve gelişen teknoloji sürekli değişime, gelişime ve hatta dejenerasyona uğramaktadır. İnsanlar akıllanmış
olsa da, bilimin bilek gücünden daha üstün olduğu ispatlanmıştır.
Bilek Gücü
Bilim
Şekil 03.15: Bilek gücü ve bilim
121
FİZİK 8
Kalem, kılıçtan keskindir.
Şekil 03.15’ de görüldüğü gibi bilim, bilek gücünden daha ağır basmaktadır.
Kalemin, kılıçtan keskin olduğu tabiki mecazi bir anlamdadır. Ancak burada kastedilen bilimin, silaha her zaman galip geleceğidir.
Bilimin gelişiminde hep niyet ve çaba iyilik için olsa da, insan bilim ve teknolojide gelişimi kötü amaçlı olarak kullanmaya başlamakta geç kalmamıştır. İnsanoğlu
isterse;
Her iyiliğin içinde bir kötülük, her kötülüğün içinde bir iyilik bulabilir.
Örneğin para ne kadar büyük bir
buluş olursa olsun, insanlardaki paylaşım duygusunu kaybetmiş denebilir.
Para ile birlikte biz duygusu yok olmuş,
ben duygusu ön plana çıkmıştır. Para
saadet getirir mi? Peki para iyi bir buluş
mudur?
İngiltere’ de yapılan bir araştırmaya göre en iyi ve en kötü icatlar oldukça
büyük bir katılımcı ile insanlara sorulmuştur. En iyi icat tekerlek, en kötü icat
ise atom bombası 1. lik koltuğuna oturmuştur.
Resim 03.19: En iyi icat ( tekerlek )hayaller
Bu araştırmaya göre en iyi icatlar
şu şekilde sıralanmıştır.
1. Tekerlek
2. İnternet
3. Penisilin
4. Kadınlara eşit hakkı
5. Doğum kontrol hapı
Resim 03.20: En kötü icat ( Atom Bombası )
122
İyi gibi görünen icatlar ve buluşlar,
teknolojik olarak büyük bir gelişme ola-
FİZİK 8
rak kabul edilse de, bu liste görecelidir yani kişiden kişiye göre değişmektedir.
İnternet ve bilgisayarın, ne kadar önemli bir icat olduğu tartışılmaz. Ancak insanları anti sosyalleştirmesi, yaymış olduğu ışınlarla, kötü amaçlı kullanılması, toplumsal ve ahlaki bir çok zararlı sitelerin varlığı vb. durumlar ile sinsi bir düşman olduğu kesindir.
İngiltere’ deki yapılan farklı bir araştırmada ise en kötü icatlar aşağıdaki gibi
sıralanmıştır.
1. Atom bombası
2. Reality Show
3. İdam
4. Nylon torba
5. Kredi kartı
Farklı bir Avrupa ülkesinde yapılan bir araştırma ise, farklı bir kötü icat listesi
karşımıza çıkarmaktadır. Bu ülkedeki yapılan bu araştırmaya göre kötü icatlar,
1. Uyuşturucu
2. İşkence
3. Atom bombası
4. Roketler
5. Sinir gazı
şeklinde sıralanmıştır.
Dikkat edilirse, listeler bölgesel farklılık olsa da, değişik yer, dil, din ve ırka
sahip insanlara sorulsa da, atom bombası her türlü durumda listede mutlaka yer
almakta ve her zaman yer alacağa benzemektedir. Çünkü bu buluş her zaman insanoğlunu tehdit edeceği bilindiğinden, hiçbir ülkede, hiçbir sosyal sınıfta vb. grupların yada homojen olmayan bir toplulukta bile en kötü buluş sıralamasında mutlaka
altın yada gümüş madalyayı ne yazık ki mutlaka alacaktır.
Bilim, Dünya üzerinde her zaman olacaktır. Bilim var oldukça, bilimin insanlara
sağladığı imkanlar doğrultusunda, iyi buluşlar oldukça ne yazık ki kötü buluşlarda
olacaktır.
Ben atomu iyi amaçlarla parçaladım ama insanlar atomla birbirini
öldürüyorlar.
Albert Einstein
123
FİZİK 8
Kimyasal Patlayıcı
U-235
U-236
Plütonyum
Kimyasal Patlayıcı
Resim 03.21: Einstein - Atom bombası
20. ve 21. Yüzyılda bilim ve teknolojide çok büyük bir patlama meydana gelmiştir. Sosyal yaşantımızda önemli, çok önemli katkılar sağlayan bu gelişmeler, insanların hayatını çok büyük ölçüde hem pozitif hem de negatif yönde etkilemiştir.
Şekil 03.16: Araba ve trafik
Şekil 03.16’ da görüldüğü gibi motorlu taşıtlar hayatımızı kolaylaştırırken, yoğun trafik hayatımızı zorlaştırdığı gibi hem fiziksel hem de ruhsal anlamda sağlığımıza bozabilmektedir.
Bilimin üretmiş olduğu her bir ürün, yeni düşünce sistemlerine örnek ve öncü
olmuştur. Yeni düşünce sistemleri yine hayatı etkilemeye başlamış ve yaşama yön
vermeye devam etmiştir.
Bilim süreci ve kontrol mekanizması, sosyolojik, psikolojik vb. etkilerle insanı tümüyle etkilemiştir. Bilimdeki gelişmelerin, literatüre geçmesi ve diğer bilim
124
FİZİK 8
insanları ile paylaşılması için gelişmelerin diğer ülkelerdeki dillere çevrilmesi gerekir. Diğer ülkelerdeki gelişmeleri incelemek, bilimdeki hızlı süreci takip etmek, bilim yapılan gelişmiş ülkelerin dillerini öğrenmekten geçmektedir. Bilim insanlarının
kullanmış oldukları teknik terim, sembol ve yaklaşımların alan bilgisi olmayan birisi
tarafından anlaşılması hemen hemen imkansızdır.
ÖRNEK 1:
x F = 0
Örnek 1’ de olduğu gibi, bilimin basitleştirilmesi ve tüm insanlara aktarabilmesi için bilim insanlarının çok dikkatli olması gerekir. Toplama aktarılacak bilimi, ne
insanüstü bir durum gibi ne de bir tabu olarak aktarılmamalıdır.
Bilim için yıllarca uğraşılan çalışmalar, defalarca yapılan deneyler, bilgisayar
başında geçirilen saatler ve teorik çalışmalar kesinlikle küçümsenemeyecek uğraşlardır. Bu nedenle bilim ile uğraşının her bir parçası çok büyük emek demektir. Bu
büyük emeğe saygı duyulması ve önünde eğilmesi gereken bir durumdur. Her bilim
insanı yukarıda sayılan aşamaları yapıpda hiçbir sonuç elde edemeyebilir. İşte bu
noktada bile bilimin ne kadar değerli olduğu görülebilir.
Üst düzey çalışma yapmış bilim uğraşıcılarının, yapmış olduğu çalışmaları insanlığa sunarken bu bilgileri insanlığın anlayabileceği yada kullanabileceği basitliğe ve sadeliğe indirgemekte oldukça ciddi iştir. Bu indirgemeyi yapacak kimselerde
aşağıdaki kriterlere mutlak uymalıdır.
1. Emeğe saygı duyulmalı,
2. Bilgi, bilim, buluş vb. verileri yorumsuz olmalı,
3. Halkın seviyesine uygun dilde anlatmalı,
4. Kaynakları mutlaka belirtmeli,
5. Ülke menfaatine uygun hareket etmelidir.
125
FİZİK 8
3.1 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA
Konu ile ilgili olarak verilen aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları doğru olarak
doldurunuz.
Kuark
Yasa
Mikroskop
Nicel
Teori (Kuram)
Asal
Kötü
Einstein
1. ………………………….. bilimi, her türlü düzenden yoksun, duyu verileri ile düzenli düşünceler arasında uygunluk çabası olarak tanımlanmıştır.
2. Proton ve nötron gibi parçacıkları oluşturan atom altı parçacığa
………………………. denir.
3. M.Ö. 20 bin yıl öncesine ait olduğu tespit edilen İşango Kemiğinde
………………………. sayılar sıralaması mevcuttur.
4. Gözlem araçlarından bazıları ………………………. ve teleskoptur.
5. Sonuçları keskin olan gözlemlere ……………………… gözlem denir.
6. Çok sayıda gözlem yada
………………………. denir.
deney
ile
desteklenen
bilgiye
7. Hipotezler, bilimsel gelişmelerle teoriye, teoride deney ve çalışmalarla
…………………………….lara dönüşebilir.
8. Gelmiş geçmiş en ………………………. buluş Atom Bombasıdır.
3.1 ETKİNLİKLER: DOĞRU–YANLIŞ
Aşağıdaki konu ile ilgili olarak verilen cümlelerin yanındaki parantez
içerisine cümle doğru ise (D) cümle yanlış ise (Y) yazınız.
(….) 1. Bilim ve bilginin geçerlilik alanı ve sınırı zamanla değişir.
(….) 2. Bilimin ne zaman, ne ile uğraştığı bilgilerinden bazılarına arkeolojik
kazılar ile tespit edilebilir.
(….) 3. Dünya haritasını ilk çizen kaşif Piri Reis’ tir.
(….) 4. Nitel gözlem, herkes tarafından aynı ölçümle elde edilen tespitlerdir.
(….) 5. Hipotez, doğru sınamalardan oluşmuş bilimsel verilerdir.
(….) 6. Yasalar, değişmezlik ilkesine sahiptir.
126
FİZİK 8
NELER ÖĞRENDİK
Yüzyıllardan beri insanoğlu, bilimden asla vazgeçmemiş, mutlak suretle bilimle uğraşacak gönüllülerden oluşmuştur. Bilim ile uğraşan insanlar tüm çalışmalarında çok fazla emek vermiş, sonraki nesillere kendi bilgi birikimlerini aktarmışlardır.
Zaman geçtikçe bilginin geçerlilik alanı ve sınırları değişmiş, yeni buluşlar ortaya çıkmıştır.
Bir nesne yada olayın bilimsel amaçlı, dikkatli ve planlı irdelenmesine gözlem
denir. Nicel ve nitel gözlem olmak üzere iki farklı gözlem çeşidi vardır. Bilimsel gerçekleri yada varsayımları doğal yada laboratuar ortamında yapılan uygulamalara ise
deney denir. Teori ise çok sayıda gözlem yada deney sonucundaki bilgiye denir. Bilimsel bilgilere ulaşmak için gözlem, deney ve teori önemli bir yer almaktadır.
Hipotez, bir gözlem yada olayın üzerinde çalışmalar yapılarak bir öneri yada
tavsiye şeklindeki açıklamalardır. Yani hipotez doğru yada yanlış sınamalardır. Bir
çok kez tekrarlanan gözlem yada deneye kuram ( teori ) denir. Yasa ise değişmeyen
bilimsel bilgilere denir.
Bilimsel bilgiye ulaşacak insanların hayal güçlerinin ve yaratıcılık özelliğinin
gelişmiş olması gerekir. Hayal gücü yada yaratıcılığı gelişmemiş insanlar bilim yapamazlar.
Bilim insanları iyi buluşlar için çabalar ancak bunu kötüye kullanmak yine insanların işidir.
Bilim, çok değerli, saygın ve emek işidir. Bilimi kamuoyuna izah etmek için basite indirgemek gerekir.
127
FİZİK 8
3. ÜNİTE TEST SORULARI
1. Aşağıdaki medeniyetlerden hangileri bilimle uğraşmışlardır?
I. Mısırlılar,
II. Sümerler,
III. Persler.
A. Yalnız I
B. I, II
C. II, III
D. I, II ve III
2. Bir bilginin ilk kaynağının ne olduğunu araştıran bilim dalına ne ad verilir?
A. Epistomoloji
B. Filoloji
C. Sosyoloji
D. Kriminoloji
3. Bir nesnenin, olayın veya bir gerçeğin, niteliklerinin bilinmesi amacıyla, dikkatli
ve planlı incelemeye ne ad verilir?
A. Deney
B. Gözlem
C. Teori
D. Hipotez
4. Gözlem aşağıdakilerden hangileri ile yapılabilir?
I. Çıplak göz,
II. Mikroskop,
III. Teleskop.
A. Yalnız I
B. I, II
C. II, III
D. I, II ve III
5. Nicel gözlem ile ilgili verilen bilgilerden hangisi kesinlikle doğrudur?
A. Bilim yapmak için mutlak denenmelidir.
B. Deneylerin kaynağı olamazlar.
C. Farklı sonuçlar ortaya çıkar.
D. Çıplak gözle yapılır.
6. Bilimsel gerçekleri kanıtlamak için yapılan uygulamalara ne ad verilir?
A. Teori
B. Gözlem
C. Deney
D. Hipotez
128
FİZİK 8
7. Çok sayıda gözlem yada deney ile desteklenen bilgiye ne ad verilir?
A. Teori
B. Olay
C. Deney
D. Hipotez
8. Aşağıdakilerden hangileri bilimsel anlamda teori olarak kabul edilmiştir?
I. Dalton Atom Teorisi,
II. Rutherford Atom Teorisi,
III. Bohr Atom Teorisi.
A. I ve II
B. II ve III
C. I ve III
D. I, II ve III
9. Bir hipotezde olması gereken özellikler aşağıdakilerden hangisidir?
I. Mantıksal ve rasyonel olmalı.
II. Açık ve kapalı olarak tanımlanmalı.
III. Sınanabilir bir kimliğe sahip olmalı.
A. I ve II
B. I ve III
C. II ve III
D. I, II ve III
10. Bilim insanlarında var olması gereken en önemli iki özellik aşağıdakilerden
hangisinde verilmiştir?
A. Hayal gücü – Yaratıcılık
B. Yaratıcılık – Sabır
C. Sabır – Çalışkanlık
D. Çalışkanlık – Matematik Bilgisi
129
FİZİK 8
SÖZLÜK
Alaşım
Amorf
Anot
Atom
Bağ
CERN
:
:
:
:
A
İki veya daha çok metalden, bazı durumlarda
metallerle, C, P, Te gibi
elementlerden oluşan
metal
görünümünde
katı veya sıvı karışım.
Biçimsiz.
Bir elektrolitte elektrik
akımının gelip bağlandığı ve içeri girdiği uç, artı
uç.
Birkaç türü birleşince çeşitli kimyasal birleşikleri
(molekülleri), bir tek türü
ise bir kimyasal ögeyi
oluşturan parçacık.
130
Fisyon
Frekans
Füzyon
Gözlem
Hayal
B
: Bağlam, deste, demet
C
: Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi.
D
Dalga boyu : Devirli hareketlerde bir
devir içindeki hareketin
yayıldığı uzaklık.
Deney
: Bilimsel bir gerçeği göstermek, bir yasayı doğrulamak, bir var sayımı
kanıtlamak amacıyla yapılan işlem, tecrübe.
Elektron
Enerji
Hipotez
: Maddede var olan ve ısı,
ışık biçiminde ortaya çıkan güç, erke.
F
: Ayrışma.
: Birim zamandaki titreşim
sayısı, sıklık.
: Birleşme, kaynaşma
G
: Bir nesnenin, olayın veya
bir gerçeğin, niteliklerini
bilmek amacıyla, dikkatli
ve plânlı olarak ele alınıp
incelenmesi, müşahede.
H
: Zihinde tasarlanan, canlandırılan ve gerçekleşmesi özlenen şey, düş,
imge, hülya.
: İpotez, varsayım, faraziye.
İcat
:
İnorganik
İletken
:
:
İyonik
:
E
: Bütün atomlarda bulunan negatif yüke sahip
Kararlı
temek parçacık, pozitron
karşıtı.
İ
Yeni bir şey yaratma, bulma.
Cansız olan.
Elektrik akımı, ısı, gaz
vb. ni bir yerden başka
bir yere aktaran (madde,
şey).
İyonlardan oluşan, iyonlarla ilgili.
K
: Düzenli, dengeli, ölçülü,
istikrarlı.
FİZİK 8
Katı
Katot
Kırılma
Kristal
Kuram
Metalik
Mezon
Molekül
Nötr
Nötron
Nükleer
: Sert, yumuşak karşıtı.
: Eksi uç.
: Saydam bir ortamdan
başka bir saydam ortama (örneğin havadan
cama) geçen bir ışının
doğrultusunu değiştirmesi.
: Billûr.
: Sistemli bir biçimde düzenlenmiş birçok olayı
açıklayan ve bir bilime
temel olan kurallar, yasalar bütünü, nazariye,
teori.
Nükleon
Olgu
Organik
Parçacık
Pozitron
M
Proton
: Madenden
yapılmış,
madenî.
: Elektrondan ağır, protondan hafif bir atom cisimciği.
: Element veya birleşikleri
oluşturan ve onların öz- Radyoaktif
gül niteliklerini gösteren
Reaktör
en küçük birim, madde.
N
: Fizikte elektriğe karşı
hiçbir tepkisi olmayan, Röntgen
yansız.
: Yaklaşık olarak proton Rölativite
ağırlığında ve elektrik
yüklü olmayan bir atom
Sayaç
cisimciği.
: Atom çekirdeği ile ilgili,
çekirdeksel.
: Atom çekirdeğini oluşturan proton ve nötronun
ortak adı.
O
: Birtakım olayların dayandığı sebep veya bu
sebeplerin yol açtığı sonuç, vakıa.
: Canlı, güçlü.
P
: Elektron, proton, nötron
gibi atomu oluşturan
parçaların her biri, partikül.
: Pozitif elektron.
: 1. Atom çekirdeğinde
her biri (+1) pozitif elektrik yükü taşıyan tanecik.
2. Hidrojen atomunun
çekirdeği.
:
:
:
:
R
Işın etkinliği olan, ışın etkin.
Bir katalizör yardımıyla
kimyasal tepkime yaparak üretim elde edilen
endüstri kuruluşu.
X veya gama ışınlarının
miktar ölçümü birimi.
Bağıntı, görelik, izafet.
S
: Hava gazı, elektrik, su
gibi şeylerin kullanılan
miktarını veya mekanik
etkilenmeleri ölçen alet.
131
FİZİK 8
Sıvı
Teori
Virüs
: Bulunduğu kabın biçimini alabilen ve üstü yatay
bir düzlem durumuna
gelebilen (cisim) , mayi.
T
: Kuram, nazariye.
V
: Bulaşıcı hastalıklara yol
açan mikrop.
Yansıma
:
Yarıiletken
:
Yasa
:
Yeğin
Yük
:
:
132
Y
Yansıtıcı bir yüzeye çarparak yön değiştirme,
inikâs.
Elektrik akımını tam iletmeyen metal dışı madde.
Olayların gidişinde olağan dışına yer vermeyen,
değişmezlik ve mecburiyet gösteren kural.
Zorlu, katı, şiddetli.
Bir cismin yüzeyinde biriken elektrik miktarı, şarj
FİZİK 8
KAYNAKÇA
ALBAY. Ayhan, ( 2008 ). Fizik 7. M.E.B Yayınevi
ZENGİN, Prof. Dr. D. Mehmet. ( 1998 ). Fizik 2. Ankara. Paşa Yayıncılık.
Komisyon. ( 2011 ). Fizik 12. Ankara. Saray Matbaacılık
Komisyon. ( 1998 ) ÖSS FİZİK. İstanbul. Nesil Matbaacılık
Selçuk Üniversitesi. Erişim Tarihi: 15.05.2011. www.selcuk.edu.tr
İstanbul Üniversitesi. Erişim Tarihi: 15.05.2011. www.istanbul.edu.tr
Mersin Üniversitesi. Erişim Tarihi: 15.05.2011. www.mersin.edu.tr
Karadeniz Teknik Üniversitesi. Erişim Tarihi: 15.05.2011. www.ktu.edu.tr
Türkiye Atom Enerjisi Kurumu, Erişim Tarihi: 15.05.2011. www.taek.gov.tr
Atılım Üniversitesi, Erişim Tarihi: 15.05.2011. www.atilim.edu.tr
Ankara Üniversitesi, Erişim Tarihi: 15.05.2011. www.ankara.edu.tr
Anadolu Üniversitesi, Erişim Tarihi: 15.05.2011. www.anadolu.edu.tr
Milli Eğitim Bakanlığı. Erişim Tarihi: 01.04.2011. www.meb.gov.tr
Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu. Erişim Tarihi 08.04.2011. www.tubitak.gov.
tr
TUBİTAK Popüler Bilim Kitapları. Erişim Tarihi. 28.04.2011. www.biltek.tubitak.gov.tr
TDK Türkçe Sözlük. 4. Akşam Sanat Okulu Matbaası. Ankara. 2005.
TDK Yazık Kılavuzu. 4. Akşam Sanat Okulu Matbaası. Ankara. 2005.
133
FİZİK 8
İNDEKS
A
F
Alaşım 48
fisyon 11, 53, 54, 56, 58
Atom 10, 12, 16, 21, 22,
23, 29, 30, 31, 32, 33,
37, 38, 39, 40, 41, 42,
46, 47, 50, 52, 56, 57,
58, 61, 62, 67, 68, 69,
81, 93, 95, 98, 103, 104,
114, 120, 121, 124
Foton 7, 67
Nötron 30, 31, 32, 36, 39,
48, 51, 52, 53, 54, 56,
57, 61, 63, 80, 82, 83,
87, 88, 92, 96, 104, 124
Füzyon 11, 51, 52, 53,
54, 56, 63
Nükleer 7, 11, 50, 54, 55,
63, 79
İ
P
B
Bağ 22, 23, 24, 26, 29,
30, 57, 60
Baryon 84, 91, 100
Bozunma 10, 37, 38, 41,
42, 44, 45, 46, 59
C
CERN 66, 69, 70, 74, 79,
85, 95, 98, 105, 117
İcat 103, 108, 120, 121
Parçacık 7, 67
İletken 10, 25, 26, 27, 29,
30, 57, 70, 79
proton 30, 31, 32, 34, 36,
37, 38, 39, 49, 52, 57,
68, 75, 80, 82, 83, 84,
88, 92, 93, 96, 100, 104
İnorganik 25
İyonik 12, 22, 23, 29, 57
K
Katı 12, 21, 22, 24, 29,
30, 60
Katot 12, 13
Kırılma 19
D
Kovalent 12, 22, 23, 24,
57
Dalga boyu 13, 14, 19,
57, 78, 99
Kristal 21, 23, 24, 25, 26,
27, 29, 57, 60
Deney 102, 103, 111,
112, 113, 114, 117, 118,
124, 125, 127
Kuark 65, 88, 89, 90, 91,
92, 93, 94, 100
E
Elektron
25, 26,
38, 39,
72, 73,
87, 88
12, 13,
27, 30,
57, 59,
75, 76,
15,
36,
70,
82,
17,
37,
71,
84,
Enerji 7, 11, 13, 14, 16,
51, 75
134
Kuram 102, 113, 114,
115, 125
M
Metalik 12, 22, 24, 30, 57
Molekül 21, 23, 104
R
Radyoaktif 10, 11, 37,
38, 41, 45, 46, 47, 49,
50, 54, 58, 111, 112
Röntgen 12, 18, 48
S
Sıvı 10, 24, 25, 30
Spektrum 10, 16, 20, 57
T
Teori 102, 113, 117, 124,
125, 126, 127
Y
Yansıma 19
Yarıiletken 57
Yasa 102, 116, 117
Yeğin 10, 32, 33, 36
N
Nötr 36, 38, 57, 71, 80,
81
Yük 39, 52, 61, 65, 71, 80,
89, 92
FİZİK 8
BİLİMSEL SEMBOL VE KISALTMALAR
alfa (alpha)
_
alfa (alpha)
I
beta
`
beta
J
ki (chi)
r
ki (chi)
]
delta
b
delta
6
epsilon
¡
epsilon
L
ita (eta)
d
ita (eta)
N
sözcük sonu sigma
n
gama (gamma)
K
gama (gamma)
a
yota (iota)
P
kappa
g
kappa
Q
lambda
h
lambda
R
mü (mu)
+
mü (mu)
S
nü (nu)
i
nü (nu)
T
omega
t
omega
1
omikron (omicron)
k
omikron (omicron)
V
fi (phi)
q
fi (phi)
\
pi
/
pi
W
psi
s
psi
^
ro (rho)
l
ro (rho)
X
sigma
m
sigma
Y
tau
o
tau
Z
teta (theta)
e
teta (theta)
O
upsilon
p
upsilon
[
ksi (xi)
j
ksi (xi)
U
zeta
ζ
zeta
M
135
FİZİK 8
BİLİMSEL SABİTLER
Nicelik
136
Sembol
Değer
Işık hızı
c
3,0.108 m/s
Elektronun yükü
e
–1,6.10–19 C
Elektronun Durgun Kütlesi
me
9,1.10-31 kg
Protonun Durgun Kütlesi
mp
1,67.10–27 kg
Coulomb Sabiti
k
9.109 N.m2 / C2
Compton Dalga Boyu
he
0,024 A°
FİZİK 8
BİRİMLERİN SEMBOL VE KISALTMALARI
A
Amper
A°
Angstrom
C
Coulomb
dak
Dakika
eV
ElektronVolt
g
Gram
Hz
Hertz
J
Joule
cal
Kalori
K
Kelvin
kg
Kilogram
kcal
Kilokalori
MeV
MegaelektronVolt
m
metre
N
Newton
h
Saat
s
Saniye
°C
Derece selsiyus
V
Volt
W
Watt
Wb
Weber
137
FİZİK 8
UZUNLUK BİRİMLERİ
Birimi
Sembolü
Metre Cinsinden Değeri
megametre
Mm
106
1 000 000 metre
kilometre
km
103
1 000 metre
hektometre
hm
102
100 metre
dekametre
dam
101
10 metre
metre
m
1
1 metre
desimetre
dm
10–1
1/10 metre
santimetre
cm
10–2
1/100 metre
milimetre
mm
10–3
1/1 000 metre
mikron
μm
10–6
1/1 000 000 metre
Angstrom
A°
10–10
1/10 000 000 000 metre
138
FİZİK 8
KATLAR VE ASKATLAR
Değer
Önek
Sembol
Çarpan
1 000 000 000 000
tera
T
1012
1 000 000 000
giga
G
109
1 000 000
mega
M
106
1 000
kilo
k
103
100
hekto
h
102
10
deka
da
101
1
–
–
1
0,1
desi
d
10–1
0,01
santi
c
10–2
0,001
mili
m
10–3
0,000 001
mikro
+
10–6
0,000 000 001
nano
n
10–9
0,000 000 000 001
piko
p
10–12
139
FİZİK 8
TRİGONOMETRİK CETVEL
Derece
Sin
Cos
Tan
Derece
Derece
Sin
Cos
Tan
Derece
00
0,0000
1,0000
0,0000
00
-
-
-
-
-
01
0,0175
0,9998
0,0175
01
46
0,7193
0,6947
1,0355
46
02
0,0349
0,9994
0,0349
02
47
0,7314
0,6820
1,0723
47
03
0,0523
0,9986
0,0524
03
48
0,7431
0,6691
1,1106
48
04
0,0698
0,9976
0,0699
04
49
0,7547
0,6561
1,1504
49
05
0,0872
0,9962
0,0875
05
50
0,7660
0,6428
1,1918
50
06
0,1045
0,9945
0,1051
06
51
0,7771
0,6293
1,2349
51
07
0,1219
0,9925
0,1228
07
52
0,7880
0,6157
1,2799
52
08
0,1392
0,9903
0,1405
08
53
0,7986
0,6018
1,3270
53
09
0,1564
0,9877
0,1584
09
54
0,8090
0,5878
1,3764
54
10
0,1736
0,9848
0,1763
10
55
0,8192
0,5736
1,4281
55
11
0,1908
0,9816
0,1944
11
56
0,8290
0,5592
1,4826
56
12
0,2079
0,9781
0,2126
12
57
0,8387
0,5446
1,5399
57
13
0,2250
0,9744
0,2309
13
58
0,8480
0,5299
1,6003
58
14
0,2419
0,9703
0,2493
14
59
0,8572
0,5150
1,6643
59
15
0,2588
0,9659
0,2679
15
60
0,8660
0,5000
1,7321
60
16
0,2756
0,9613
0,2867
16
61
0,8746
0,4848
1,8040
61
17
0,2924
0,9563
0,3057
17
62
0,8829
0,4695
1,8807
62
18
0,3090
0,9511
0,3249
18
63
0,8910
0,4540
1,9626
63
19
0,3256
0,9455
0,3443
19
64
0,8988
0,4384
2,0503
64
20
0,3420
0,9397
0,3640
20
65
0,9063
0,4226
2,1445
65
21
0,3584
0,9336
0,3839
21
66
0,9135
0,4067
2,2460
66
140
FİZİK 8
22
0,3746
0,9272
0,4040
22
67
0,9205
0,3907
2,3559
67
23
0,3907
0,9205
0,4245
23
68
0,9279
0,3746
2,4751
68
24
0,4067
0,9135
0,4452
24
69
0,9336
0,3584
2,6051
69
25
0,4226
0,9063
0,4663
25
70
0,9397
0,3420
2,7475
70
26
0,4384
0,8988
0,4877
26
71
0,9456
0,3256
2,9042
71
27
0,4540
0,8910
0,5095
27
72
0,9511
0,3090
3,0779
72
28
0,4695
0,8829
0,5317
28
73
0,9563
0,2924
3,2709
73
29
0,4848
0,8746
0,5543
29
74
0,9613
0,2756
3,4874
74
30
0,5000
0,8660
0,5774
30
75
0,96593
0,2588
3,7321
75
31
0,5150
0,8572
0,6009
31
76
0,9703
0,2419
4,0108
76
32
0,5299
0,8480
0,6249
32
77
0,9744
0,2250
4,3315
77
33
0,5446
0,8387
0,6494
33
78
0,9781
0,2079
4,7046
78
34
0,5592
0,8290
0,6745
34
79
0,9816
0,1908
5,1446
79
35
0,5736
0,8192
0,7002
35
80
0,9848
0,1736
5,6713
80
36
0,5878
0,8090
0,7265
36
81
0,9877
0,1564
6,3138
81
37
0,6018
0,7986
0,7536
37
82
0,9903
0,1391
7,1154
82
38
0,6157
0,7880
0,7813
38
83
0,9925
0,1219
8,1443
83
39
0,6293
0,7771
0,8098
39
84
0,9945
0,1045
9,5144
84
40
0,6428
0,7660
0,8391
40
85
0,99625
0,0872
11,4301
85
41
0,6561
0,7547
0,8693
41
86
0,9976
0,0698
14,3007
86
42
0,6691
0,7431
0,9004
42
87
0,99866 0,05239 19,0811
87
43
0,6820
0,7314
0,9325
43
88
0,9994
0,0349
28,6363
88
44
0,6947
0,7193
0,9657
44
89
0,9998
0,0175
57,2900
89
45
0,7071
0,7071
1,0000
45
90
1,0000
0,0000
Infinity
90
141
FİZİK 8
ETKİNLİK VE DEĞERLENDİRME
SORULARININ CEVAPLARI
1. ÜNİTE
1.1 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA
1. 1895
2. Planck
3. Karakteristik
4. 100
5. Büyük
6. Yoğunlaştırma
7. Manyetik
1.1 ETKİNLİKLER: DOĞRU-YANLIŞ
1. Doğru
2. Doğru
3. Yanlış
4. Yanlış
5. Doğru
6. Doğru
7. Yanlış
8. Yanlış
1.2 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA
1. Amorf
2. Kimyasal
3. Soygazlar
4. İyonik
5. İletmezler
6. Silisyum
7. n tipi
8. Üstün
9. Nano
1.2 ETKİNLİKLER: DOĞRU-YANLIŞ
1. Doğru.
2. Doğru.
3. Yanlış.
4. Doğru
142
5. Yanlış
6. Doğru
7. Yanlış
8. Yanlış
9. Doğru
1.3 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA
1. Hidrojen
2. Nötron
3. Kütle
4. Yeğin
5. Fermi
6. Kaybı
7. Kararlı
1.3 ETKİNLİKLER: DOĞRU-YANLIŞ
1. Doğru
2. Doğru
3. Yanlış
4. Doğru
5. Yanlış
6. Doğru
7. Yanlış
1.4 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA
1. Proton
2. Radyoaktif
3. 2 (iki)
4. Geçemezler
5. Atom
6. Eksi
7. Sapma
8. Büyük
9. Saniye
10. Müller
FİZİK 8
11. Sintigrafi
1.4 ETKİNLİKLER: DOĞRU-YANLIŞ
1. Doğru
2. Yanlış
3. Doğru
4. Doğru
5. Yanlış
6. Yanlış
7. Doğru
8. Doğru
9. Doğru
10. Doğru
1.5 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA
1. Ağır
2. Güneş
3. Nötron
4. D-D
5. Fisyon
6. Kütle
1.5 ETKİNLİKLER: DOĞRU-YANLIŞ
1. Doğru
2. Doğru
3. Yanlış
4. Doğru
5. Yanlış
6. Yanlış
1.ÜNİTE BİRAZ DÜŞÜNELİM CEVAPLARI
1. V = 200 Volt
2. v = 1 . 105 m / s
220
3. 85 X
4. 4,8125 . 10–4 s–1
1. ÜNİTE TEST SORULARININ CEVAPLARI
1. D
2. B
3. C
4. A
5. A
6. D
7. C
8. B
9. A
10. D
11. C
12. B
13. A
14. B
15. C
2. ÜNİTE
2.1 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA
1. Democritus
2. CERN
3. LHC
4. Dirac
5. Kütle
6. Elektron
7. Sıfır
8. Foton
2.1 ETKİNLİKLER: DOĞRU-YANLIŞ
1. Yanlış
2. Doğru
3. Doğru
4. Yanlış
5. Doğru
6. Doğru
7. Doğru
143
FİZİK 8
8. Yanlış
9. Doğru
10. Yanlış
2.2 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA
1. Lepton
2. Nötr
3. Kütle
4. Baryon
5. Mezonlar
6. Proton
7. Küçük
8. Spin
9. Zayıf
10. Dört
2.2 ETKİNLİKLER: DOĞRU-YANLIŞ
1. Doğru
2. Doğru
3. Yanlış
4. Doğru
5. Yanlış
6. Doğru
7. Yanlış
8. Doğru
9. Doğru
10. Yanlış
2.3 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA
1. Glüon
2. Elektron
3. Yukarı karşıt
4. Garip
5. Zıt
6. d
7. Baryon
144
8. Bir
9. Karşıtkuark
2.3 ETKİNLİKLER: DOĞRU-YANLIŞ
1. Doğru
2. Yanlış
3. Yanlış
4. Yanlış
5. Doğru
6. Doğru
7. Yanlış
8. Doğru
9. Doğru
10. Yanlış
2.ÜNİTE BİRAZ DÜŞÜNELİM CEVAPLARI
1. 100 MeV
2. m = 1,02 MeV
c2
19
3. i = 2 . 10 Hz.
2. ÜNİTE TEST SORULARININ CEVAPLARI
1. D
2. B
3. A
4. C
5. C
6. B
7. B
8. A
9. D
10. D
11. B
12. C
13. A
14. C
15. D
FİZİK 8
3. ÜNİTE
3.1 ETKİNLİKLER: BOŞLUK DOLDURMA
1. Einstein
2. Kuark
3. Asal
4. Mikroskop
5. Nicel
6. Teori (kuram)
7. Yasa
8. Kötü
3.1 ETKİNLİKLER: DOĞRU-YANLIŞ
1. Doğru
2. Doğru
3. Doğru
4. Yanlış
5. Yanlış
6.Doğru
3. ÜNİTE TEST SORULARININ CEVAPLARI
1. D
2. A
3. B
4. D
5. C
6. C
7. A
8. D
9. B
10. A
145