Fizik IV Lab Deney Föyü
advertisement
TRAKYA ÜNİVERSİTESİ FEN-EDEBİYAT FAKÜLTESİ FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI Öğrencinin: Adı Soyadı : . . . . . . . . . . . . . . . Numarası : . . . . . . . . . . . . . . . . Deney Grubu : . . . . . . . . FİZİK-IV LABORATUVARI ( FL 4 - 1 ) ALÇAK SICAKLIKTA KARACİSİM IŞIMASI KURAM: KARACİSİM IŞIMASI Üzerine elektromanyetik dalga (EMD) düşen bir cisim, bu dalganın bir kısmını soğurur (absorblar), bir kısmını yansıtır. Bir EMD’ yi tümü ile soğuran cisme kara cisim denir. Bu cisim ısıtıldığında EMD olarak ışıma yapar. Aynı sıcaklıktaki farklı cisimlerin birim yüzeylerinden birim zamanda yayılan EMD enerjisi başka bir deyişle ışıma enerjisi cismin yapısına göre değişir. Stefan-Boltzmann yasası, R = eσT Olarak ifade edilir. Burada; R: Birim yüzeyden birim zamanda ışıyan enerji (W/m2) T: Cismin Kelvin cinsinden mutlak sıcaklığı σ : Stefan-Boltzmann sabiti (5,67*10-8 W/m2K4) e: cismin ışıma katsayısı (ideal kara cisim için e=1, diğerleri için 0<e<1 dır.) Stefan-Boltzmann yasası klasik fizik bölgesinde oldukça geniş bir sıcaklık aralığında geçerlidir. Yapacağımız deneylerde alçak ve yüksek sıcaklıklarda sıcaklık ölçmek için farklı teknikler kullanılacaktır. Bu teknikler ile ilgili bilgiler deneylerin içinde ek olarak verilecektir. Alçak Sıcaklıklarda Kara Cisim Işıması Bu deneyde dört yüzeyi de birbirinden farklı küp (Leslie küpü) kullanılacaktır. Küpün bütün yüzeylerinin aynı sıcaklıkta olmasına rağmen, ışıma güçlerinin farklı olduğunu gözleyeceğiz. Küpün bir yüzü siyah, bir yüzü beyaz, biri mat alüminyum diğeri ise parlak alüminyumdur. Küpün ısıtılması, içerisinde parlaklığı ayarlanabilir bir akkor lamba ile yapılmaktadır. Küpün sıcaklığı içerisinde bulunan bir sensorla ölçülür. TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 -1- Leslie küpünün içindeki sıcaklığı ölmek için kullanılan sensora termistör denir. Termistör, ısı ile direncini değişebilen bir dirençtir. İki tipte üretilirler. Bunlar; 1. NTC (Negative Temperature Coefficient); Negatif ısı katsayılı termistördür. Isındıkça direnci azalır, soğudukça direnci artar. 2. PTC (Positive Temperature Coefficient); Pozitif ısı katsayılı termistördür. Isındıkça direnci artar, soğudukça direnci azalır. 1. NTC (Negative Temperature Coefficient); NTC Tip termistörün sembolü ve fotoğrafı. 2. PTC (Positive Temperature Coefficient); PTC Tip termistörün sembolü ve fotoğrafı. Bu deneyde, leslie küpünün içinde bulunan termistör ısıyla direnci ters orantılı olan NTC tipidir. TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 -2- DENEYİN YAPILIŞI: 110 0.2 mV Ommetre Isı Kalkanı (Sensoru, küpten gelen ısıdan Mili voltmetre Şekil 1,1 1) Şekil 1.1de gösterildiği gibi deney düzeneğini kurunuz. Alıcı sensor üzerindeki metal halkanın geriye doğru çekilmiş olduğundan emin olunuz. Metal halka geriye çekilince sensorun önü kapatılır ve ölçüm alınmadığı zamanlarda ısınması engellenir. Küp ile sensor arasında 3-4cm lik bir mesafe bırakacak şekilde sensoru küpün yüzeyine 90o lik bir açıyla yerleştirin. Küp ile sensor arasına, küpe paralel olacak şekilde yalıtıcı alüminyum levhayı koyun. 2) Ommetrenin gösterdiği direnç değerini okuyarak Roda olarak kaydedin. Bu direnç değeri oda sıcaklığına karşılık gelen direnç değeridir. Direnç değerini Tablo 1,2 i kullanarak sıcaklığa çevirin Toda, tüm direnç-sıcaklık dönüşümleri Tablo 1,2 kullanılarak yapılacaktır. 3) Termal küpün üzerindeki ayar düğmesini (potansiyometre) en sağa “HIGH” konumuna kadar çevirin ve güç anahtarını açın. Anahtarı açınca ommetrenin ekranını takip edin, ohmmetre ekranından gözlenen direnç değeri, daha önce okuduğunuz oda sıcaklığı değerinin 12 oC üzerine çıkınca güç ayar düğmesini 5. kademeye getirin. 4) Sıcaklığın dengelenmesi için birkaç dakika bekleyin. 5) Küpün siyah yüzeyini algılayıcıya bakacak şekilde yerleştirin. Algılayıcı üzerinde bulunan halkayı uca doğru iterek algılayıcının önünün açılmasını sağlayın. Aradaki alüminyum levhayı kaldırarak ommetrenin dengeye gelmesini bekleyin ve direnç değerini okuyarak tablo-1,1 e kaydedin. Alüminyum levhayı araya yerleştirerek küpün beyaz yüzeyini çevirin, levhayı kaldırarak ommetre dengelenince değeri kaydedin ve alüminyum levhayı yerleştirin. Bu ölçme işlemini parlak alüminyum yüzey ve mat TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 -3- alüminyum yüzey için tekrarlayın. Dört yüzeyi de okuyup kaydettikten sonra sensor deki metal halkayı geri çekerek kapatın. 6) Daha sonra, güç kontrol edicinin 6.7.8. ve HIGH konumları için 4. ve 5. adımları tekrarlayın. 7) Her yüzeyin verilerini kullanarak şekil–1,2 deki gibi ışıma eğrilerini çiziniz. Sonucun Stefan-Boltzmann yasasının öngördüğü gibi doğrusal olup olmadığını gözleyiniz. 8) Diğer yüzeylerin eğimlerini, siyah yüzeyin eğimine oranlayarak, bağıl ışıma katsayılarını bulunuz. S T4- T4al Şekil-1,2 Tablo-1,1 (Kademe) Güç kontrol kademesi 5 6 7 8 HIGH Sıcaklık (Direnç-kΩ) Sıcaklık (0C) Siyah yüzey Beyaz yüzey Parlak Alüminyum yüzey Mat Alüminyum yüzey TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 -4- Tablo-1,2 (Leslie küpünün direnç sıcaklık tablosu) TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 -5- TRAKYA ÜNİVERSİTESİ FEN-EDEBİYAT FAKÜLTESİ Fizik Bölümü Fizik-IV Labaratuarı Protokolü Deneyin Adı: Alçak Sıcaklıkta Karacisim Işıması Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza Deneyin Kodu: FL 4 - 1 Tarih …/……/20…… Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . DENEY VERİLERİ: Roda=………………kΩ Toda=………………oC Güç kontrol kademesi 5 6 7 8 HIGH Sıcaklık (Direnç-kΩ) Sıcaklık (0C) Siyah yüzey Beyaz yüzey Parlak Alüminyum yüzey Mat Alüminyum yüzey TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 -6- FİZİK-IV LABORATUVARI ( FL 4 - 2 ) YÜKSEK SICAKLIKTA KARACİSİM IŞIMASI KURAM : KARA CİSİM IŞIMASI Üzerine elektromanyetik dalga (e.m.d.) düşen bir cisim, bu dalganın bir kısmını soğurur (absorblar) bir kısmını yansıtır. Bir e.m. dalgayı tümü ile soğuran cisme kara cisim denir. Bir cisim ısıtıldığında e.m.d. olarak ışıma yapar. Aynı sıcaklıktaki farklı cisimlerin birim yüzeylerinden birim zamanda yayılan e.m.d. enerjisi başka bir deyimle ışıma enerjisi cismin yapısına göre değişir. Stefan-Boltzmann yasası R = eσT 4 olarak ifade edilir. Burada: R: birim yüzeyden birim zamanda ışıyan enerji ( V/m2) T: Kelvin şeklinde cismin sıcaklığı : Stefan-Boltzmann sabiti ( 5.67.10-8 W/m2K4) e : cismin ışıma katsayısıdır. İdeal kara cisim için e=1, diğer1eri için 0<e<l dir. Stefan-Boltzmann Yasası klasik fizik bölgesinde oldukça geniş bir sıcaklık aralığında geçerlidir. Yapacağımız deneylerde alçak ve yüksek sıcaklıklarda sıcaklık ölçmek için farklı teknikler kullanılacaktır. Bu teknikler ile ilgili bilgiler deneylerin içinde ek olarak verilecektir. YÜKSEK SICAKLIKTA KARACİSİM IŞIMASI Bu deneyde yüksek sıcaklıktaki kara cisim olarak kızgın tungsten flamanlı bir lamba kullanılacaktır. Flamanın sıcaklığı tungstenin direncinin sıcaklıkla değişimi yardımı ile ölçülür. Flamanın bağıl direnci Tablo-l de verilmiştir. Burada algılayıcı sıcaklığı, flaman sıcaklığına göre çok düşük olduğu için oldukça iyi bir yaklaşımla ifadesi kullanılabilir. R = eσT 4 Işıma algılayıcısı duyarlı bir termoçifttir. Algılayıcının sıcaklığı, lamba flamanın sıcaklığının yanında çok küçük olduğundan algılayıcı sıcaklığı ile ilgili düzeltme gerekli olmaz. TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 -7- DENEYİN YAPILIŞI : V Güç Kaynağı mV Ampermetre (10 A) Lamba Algılayıcı X Devre Şeması 1) Lambanın flamanının oda sıcaklığındaki (300 °K) direncini ommetre ile ölçünüz. (R300). 2) Devreyi~ devre şemasına göre kurunuz. 3) Algılayıcı ile flaman arasındaki uzaklığı 5 cm. yapınız. 4)Lamba gerilimini Tablo–2 deki değerlere getirerek akımları okuyunuz ve dirençler hesaplayınız. 5) Her değer için algılayıcı çıkışını okumadan önce lamba ile algılayıcı arasına yansıtıcı koyarak bir sure lambanın sıcaklığının dengeye gelmesini bekleyiniz. 6) T4 ile algılayıcı çıkışı arasındaki grafiği çizerek ( Şekil–1) Stefan-Boltzmann yasasına uyup uymadığını gözleyiniz. 7) Lamba gerilimini 12 V.ta tutarak lamba-algılayıcı uzak1ığı x in fonksiyonu olarak çıkışı Tablo–3 deki gibi doldurunuz. 8) Çıkışı, uzaklığın karesinin tersinin (1/x2 fonksiyonu olarak çiziniz) birim yüzeye düşen enerjinin uzaklığın tersinin karesi ile değiştiğini sağlayınız. R Vçıkış 1 T(K4) Şekil-1 Şekil-2 TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 -8- x 2 (m −2 ) R/R300 1.00 1.43 1.87 2.34 2.85 3.36 3.88 4.41 4.95 Sıcaklık °K 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 R/R300 5.48 6.03 6.58 7.14 7.71 8.28 8.86 9.44 10.03 Sıcaklık °K 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 R/R300 10.63 11.24 11.84 12.46 13.08 13.72 14.34 14.99 15.63 Sıcaklık °K 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 2900 R/R300 16.29 16.95 17.62 18.28 18.97 19.66 26.35 Sıcaklık °K 3000 310() 3200 3300 3400 3500 3600 Tablo-1 V(Volt) I(A) --------2 4 6 8 10 11 12 --- ------………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… R (Ω) R(Ω) --------------……….. ……….. ……….. ……….. ……….. ……….. ……….. R300 ------------………….. ………….. ………….. ………….. ………….. ………….. ………….. T(0K) Çıkış (mV) -----------………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ------------…………. …………. …………. …………. …………. …………. …………. Tablo-2 X(cm) Çıkış(mV) --------------------------- X(cm) Çıkış(mV) ------------------------------ 2.5 ………… 8 ………………… 3 ………… 10 ………………… 3.5 ………… 20 ………………… 4 ………… 30 ………………… 5 ………… 40 ………………… 6 ………… 50 ………………… Tablo-3 TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 -9- TRAKYA ÜNİVERSİTESİ FEN-EDEBİYAT FAKÜLTESİ Fizik Bölümü Fizik-IV Labaratuarı Protokolü Deneyin Adı: Yüksek Sıcaklıkta Karacisim Işıması Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza Deneyin Kodu: FL 4 - 2 Tarih …/……/20…… Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . DENEY VERİLERİ: 1) R300=………. 4) --------2 4 6 8 10 11 12 7) R(Ω) V(Volt) I(A) --- ------………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… R (Ω) --------------……….. ……….. ……….. ……….. ……….. ……….. ……….. R300 T(0K) ------------………….. ………….. ………….. ………….. ………….. ………….. ………….. Çıkış (mV) -----------………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… X(cm) Çıkış(mV) --------------------------2.5 ………… X(cm) Çıkış(mV) -----------------------------8 ………………… 3 ………… 10 ………………… 3.5 ………… 20 ………………… 4 ………… 30 ………………… 5 ………… 40 ………………… 6 ………… 50 ………………… TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 ------------…………. …………. …………. …………. …………. …………. …………. - 10 - FİZİK-IV LABORATUVARI ( FL 4 - 3 ) ELEKTRONUN ÖZGÜL YÜKÜ (e/m) KURAM : r r v ve bir B magnetik alanı içinde v hızı ile hareket eden q yüklü E elektrik alanı r bir parçacığa etki eden F Lorentz kuvveti Bir r v r v F = q[E + v xB ] (1) ile verilir. Havası boşaltılmış bir tüp içinde kızgın bir flamandan fışkıran elektronlar VA potansiyel farkı ile hızlandırılırsa 1 eV A = mv 2 2 ile verilen bir (E=0) v v (2) hızına ulaşırlar. Bu elektronlar V hızına dik bir B magnetik alanı içinde R= mv eB (3) ile verilen R yarı çaplı bir çember çizer. (2) denkleminden elde edilen V,.(3) denkleminde yerine konularak e 2V = 2 A2 m B R (4) olarak elde edilir. Düzgün magnetik alan elde etmenin kolay bir yolu, Helmholtz bobinleri denilen aralarındaki uzaklık yaklaşık yarıçapına eşit olan, yarıçaplarına göre ince iki bobinin orta bölgesini kullanmaktadır. Böyle bir bobinin merkezinden a kadar ileride magnetik alan B= μ 0 Ir 2 ( 2 a2 + r ) 3 2 2 n TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 (5) - 11 - ile verilir. Burada n bobinin sarım sayısıdır. Bobin çifti için ve μ 0 = 4π 10 −7 a= r .aralığında 2 MKS için 32π .10 −7 I .n B= 5 5 r (6) olarak bulunur. Elektronlar anottan çıktıktan sonra B alanına girdiğini düşünürsek hız doğrultusu x, B doğrultusu z olarak alınırsa, B nin yönüne bağlı olarak çemberin merkezi y ekseni üzerinde olur. Çemberin denklemi x 2 + ( y − R ) = R 2 → x 2 + y 2 − 2 yR = 0 2 (7) olur. Burada yarıçap x2 + y2 R= 2y (8) olarak bulunur. Böylece çemberin geçtiği bir noktanın x ve y koordinatları bilinirse yarıçap hesaplanır. TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 - 12 - DENEYİN YAPILIŞI : Kaynak 6V AC 0 5kV + Flaman Tüp Devre Şeması 1) Saptırıcı elektrotların her ikisi de anoda bağlı olacak şekilde devreyi kurunuz. Flaman gerilimi olarak 6 V alınız. 2) Yüksek gerilim ayarını 0 alarak gerilim kaynağını açıp flamanın ısınmasını bekleyiniz. 3) VA=2.5 kV olacak şekilde ayarlayınız ve doğrusal elektron izini gözleyiniz. 4) İzjn belli bir noktadan (x1, y1) geçmesi için alçak gerilim kaynağı ile bobinlere akım veriniz ve I1 değerlerini okuyunuz. 5) Alçak gerilim kaynağının bağlantı yönünü değiştirerek ters yönde sapmayı (x1, -y1) ' noktasından geçecek şekilde I1 akım değerini bulunuz. 6) Bu duruma karşı gelen R yarıçapını (8) denkleminden ve ortalama I1 akımlarını kullanıp B magnetik alanını (6) denkleminden bularak e/m yi hesaplayınız. 7) 3-6 adımlarını Tablo-1 deki değerler için tekrarlayarak her VA için ortalama e/m ve tüm değer1er için ortalama c/m değerini bulunuz. Deneyde n=320 ve r=0.068 m TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 - 13 - VA=2.5 kV ---------------- X 1 = 10cm I1 = X 1' = 10cm Y1 = +2cm Y1' = −2cm X 2 = 8cm I 2 = X 2' = 8cm Y2 = +2cm Y2' = −2cm X 3 = 6cm I 3 = X 3' = 6cm Y3 = +2cm Y3' = −2cm X 4 = 4cm I 4 = X 4' = 4cm Y4 = +2cm Y4' = −2cm I1' = I 2' = I 3' = I 4' = I1 = R= B= e I2 = R= B= e I3 = R= B= e I1 = R= B= e = m m m m = = = ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- VA=3 kV ---------------- X 1 = 10cm I1 = X 1' = 10cm Y1 = +2cm Y1' = −2cm X 2 = 8cm I 2 = X 2' = 8cm Y2 = +2cm Y2' = −2cm X 3 = 6cm I 3 = X 3' = 6cm Y3 = +2cm Y3' = −2cm X 4 = 4cm I 4 = X 4' = 4cm Y4 = +2cm Y4' = −2cm I1' = I 2' = I 3' = I 4' = I1 = R= B= e I2 = R= B= e I3 = R= B= e I1 = R= B= e TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 m m m m - 14 - = = = = VA=3.5 kV ---------------- X 1 = 10cm I1 = X 1' = 10cm Y1 = +2cm Y1' = −2cm X 2 = 8cm I 2 = X 2' = 8cm Y2 = +2cm Y2' = −2cm X 3 = 6cm I 3 = X 3' = 6cm Y3 = +2cm Y3' = −2cm X 4 = 4cm I 4 = X 4' = 4cm Y4 = +2cm Y4' = −2cm I1' = I 2' = I 3' = I 4' = I1 = R= B= e I2 = R= B= e I3 = R= B= e I1 = R= B= e I1 = R= B= e I2 = R= B= e I3 = R= B= e I1 = R= B= e = m m m m = = = VA=4 kV ---------------- X 1 = 10cm I1 = X 1' = 10cm Y1 = +2cm Y1' = −2cm X 2 = 8cm I 2 = X 2' = 8cm Y2 = +2cm Y2' = −2cm X 3 = 6cm I 3 = X 3' = 6cm Y3 = +2cm Y3' = −2cm X 4 = 4cm I 4 = X 4' = 4cm Y4 = +2cm Y4' = −2cm I1' = I 2' = I 3' = I 4' = TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 m m m m - 15 - = = = = TRAKYA ÜNİVERSİTESİ FEN-EDEBİYAT FAKÜLTESİ Fizik Bölümü Fizik-IV Labaratuarı Protokolü Deneyin Adı: Elektronun Özgül Yükü ( e/m ) Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza Deneyin Kodu: FL 4 - 3 Tarih …/……/20…… :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . DENEY VERİLERİ: VA=2.5 kV ---------------- X 1 = 10cm I1 = Y1 = +2cm X 2 = 8cm I2 = Y4 = +2cm I1 = X 2' = 8cm R= I 2' = Y2' = −2cm I3 = Y3 = +2cm X 4 = 4cm I 1' = Y1' = −2cm Y2 = +2cm X 3 = 6cm X 1' = 10cm X 3' = 6cm X 4' = 4cm Y4' = −2cm e I2 = R= e B= I 3' = Y3' = −2cm I4 = B= I 4' = m m = I3 = R= B= e I1 = R= B= e m m = = ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 = - 16 - VA=3 kV ---------------- X 1 = 10cm I1 = Y1 = +2cm X 2 = 8cm I2 = I1 = X 2' = 8cm R= I 2' = Y2' = −2cm I3 = Y3 = +2cm X 4 = 4cm I 1' = Y1' = −2cm Y2 = +2cm X 3 = 6cm X 1' = 10cm X 3' = 6cm Y4 = +2cm X 4' = 4cm e I2 = R= e B= I 3' = Y3' = −2cm I4 = B= I 4' = Y4' = −2cm m m = I3 = R= B= e I1 = R= e B= m = m = = ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------VA=3.5 kV ---------------- X 1 = 10cm I1 = Y1 = +2cm X 2 = 8cm I2 = I1 = X 2' = 8cm R= I 2' = Y2' = −2cm I3 = Y3 = +2cm X 4 = 4cm I 1' = Y1' = −2cm Y2 = +2cm X 3 = 6cm X 1' = 10cm X 3' = 6cm Y4 = +2cm X 4' = 4cm e I2 = R= e B= I 3' = Y3' = −2cm I4 = B= I 4' = Y4' = −2cm m m = I3 = R= B= e I1 = R= e B= m = m = = ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------VA=4 kV ---------------- X 1 = 10cm I1 = Y1 = +2cm X 2 = 8cm I2 = Y4 = +2cm I1 = X 2' = 8cm R= I 2' = Y2' = −2cm I3 = Y3 = +2cm X 4 = 4cm I 1' = Y1' = −2cm Y2 = +2cm X 3 = 6cm X 1' = 10cm X 3' = 6cm X 4' = 4cm Y4' = −2cm e I2 = R= e B= I 3' = Y3' = −2cm I4 = B= I 4' = m m = I3 = R= B= e I1 = R= B= TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 e m = m = = - 17 - FİZİK-IV LABORATUVARI ( FL 4 - 4 ) FOTOELEKTRİK OLAY KURAM : Bir cismin yüzeyine bir ışık düştüğünde yüzeyden elektronlar koptuğu gözlenir. Bu olaya fotoelektrik olay denir. Kopan elektronların sayısı ışık şiddeti ile orantılıdır. Ancak enerjileri ışığın frekansına bağlıdır. 1905 yılında Einstein, Planck’ ın elektromagnetik dalganın quantalardan oluştuğu hipotezini kullanarak, bir foton için 1 2 (1) mv 2 eşitliği ile olayı açıkladı. Burada f gelen ışığın frekansı, h Planck sabiti, m elektron kütlesi, v de kopan elektronun hızıdır. W ise ışığın düştüğü yüzeyin iş fonksiyonu olarak tanımlanır. Anlamı bir elektronun o yüzeyden koparılması için yapılması gereken iştir. hf = W + hf A I K + + V Şekil-1 Şekil-I de görülen devredeki fototüp geniş bir katot yüzeyi (K) ve ince bir anod (A) çubuğu bulunan havası boşaltılmış bir tüptür. Kullanılacak ışık frekans bölgesine göre katot yüzeyi değişik malzemelerle kaplı olarak yapılır. Katoda gelen bir foton bir elektron koparıyor ise (1) denklemine göre bir kinetik enerjiye sahiptir. Şekil-1 deki gibi VAK>0 ise elektronlar hızlandırılarak anoda çekilir ve bir I akımı akar. V gerilimi ile artan bu akım belli bir değerden sonra doyuma gider. Çünkü gelen ışığın fotonlarından fazla elektron koparma olasılığı yoktur. VAK = 0 durumunda bile belli bir miktar akım akar, çünkü elektronlar kinetik enerjileri nedeni ile anoda ulaşabilirler. VAK<0 yapıldığında belli bir VD durdurma gerilimine kadar akım akmaya devam eder. Kuramsal olarak VAK ≤ VD için akım akmamalıdır. Ancak, anod telinin de fotoelektrik olaya ters yönde katkısı nedeni ile bir miktar ters yönde de akım akar. TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 - 18 - Bu durum Şekil-2 deki gibidir. Durdurma gerilimi VD, Şekil-2 de görüldüğü gibi asimptotik kesim noktası bulunarak basitçe hesaplanabilir. I İleri yönde doyma VAK VD Ters yönde doyma Şekil-2 Bu durumda 1 eVD = mv 2 = − W + hf 2 veya ⎛ W ⎞ ⎛h⎞ VD = ⎜ − ⎟ + ⎜ ⎟ f ⎝ e ⎠ ⎝e⎠ eşitlikleri yazılabilir. Fototüpe tek frekansla ışık düşerse bu frekansa karşılık gelen VD(f) deneyle bulunabilir ve Şekil-3 teki grafik çizilebilir. Bu grafiğin eğimi h/e dir. - VD - VD3 - VD2 - VD1 f f1 f2 Şekil-3 f3 TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 - 19 - DENEYİN YAPILIŞI : Güç Kaynağı I Güç Kaynağı II Ampermetre (nA) Voltmetre (V) VAK Lamba Fototüp Filtre Tabla Devre Şeması 1) Şekil-1 den devre şemasından yararlanarak devreyi kurunuz. 2) Her renk için Şekil-2 deki gibi grafiği çizip, her rengin VD durdurma potansiyelini bulunuz. 3) Her filtre için Tablo-1 deki gerilimlere karşı gelen akımları ölçünüz. Filtrenin geçirdiği ışığın ortalama dalga boyları λ kırmızı=……….nm , λ yeşil=……….nm , λ mavi=……….nm olduğuna göre Şekil-3 deki gibi grafiği çizerek eğimden h/e değerini hesaplayınız. TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 - 20 - I (nA) V (Volt) Kırmızı 8.00 6.00 4.00 2.00 1.80 1.60 1.40 1.20 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 -0.10 -0.20 -0.30 -0.40 -0.50 -0.60 -0.70 -0.80 -0.90 -1.00 -1.20 -1.40 -1.60 -1.80 -2.00 -4.00 -6.00 -8.00 …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. Yeşil …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. Tablo-1 Mavi …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 - 21 - TRAKYA ÜNİVERSİTESİ FEN-EDEBİYAT FAKÜLTESİ Fizik Bölümü Fizik-IV Labaratuarı Protokolü Deneyin Adı: Fotoelektrik Olay Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza Deneyin Kodu: FL 4 - 4 Tarih …/……/20…… Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . DENEY VERİLERİ: V (Volt) 8.00 6.00 4.00 2.00 1.80 1.60 1.40 1.20 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 -0.10 -0.20 -0.30 -0.40 -0.50 -0.60 -0.70 -0.80 -0.90 -1.00 -1.20 -1.40 -1.60 -1.80 -2.00 -4.00 -6.00 -8.00 Kırmızı …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. I (nA) Yeşil …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. Mavi …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. …………………. TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 - 22 - FİZİK-IV LABORATUVARI ( FL 4 - 5 ) ATOM SPEKTRUMLARI KURAM : Kuantum mekaniği bir atomun elektronlarının belirli enerji düzeylerinde bulunabileceğini ve bu enerji düzeyleri arasındaki bu enerji farklarına eşit enerjili fotonlar soğurarak veya ışıyarak sağlayabileceğini göstermektedir. Bu söylem ΔE = E 2 − E1 = hf = hc λ şeklinde ifade edilir. Burada h Planck sabiti, f ve λ frekans ve dalgaboyu, c ise ışık hızıdır. Atomun enerji düzeyleri n=1,2,3…. Gibi tam sayılar ile numaralanırsa, en basit hidrojen atomu için n. düzeyin enerjisi (bazı etkiler göz ardı edilerek) ⎛ e2 E n = −⎜⎜ ⎝ 4πε 0 2 ⎞ μ 1 ⎟⎟ . 2 2 ⎠ 2h n olarak hesaplanabilir. Burada μ 1 μ = 1 1 + me m p şeklinde hesaplanan indirgenmiş elektron kütlesidir. Hidrojen atomu için Rydberg sabiti ⎛ e2 R H = ⎜⎜ ⎝ 4πε 0 2 ⎞ μ ⎟⎟ ≅ 1.0968 . 10 −7 m −1 3 ⎠ 4πh e olmak üzere hidrojen spektrumundaki enerji geçişlerine karşı gelen dalga boyları ⎛ 1 1 = RH ⎜⎜ 2 − 2 λ ⎝ n 2 n1 1 ⎞ ⎟⎟ ⎠ olarak hesaplanabilir. Hidrojen dışındaki atomlar için olay, elektron sayısına bağlı olarak oldukça karmaşık hale gelir. Ancak dış yörüngesindeki tek elektron bulunan atomlar belli yaklaşım içinde hidrojen gibi hesaplanabilir. TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 - 23 - Hidrojen tipi atomlar için atom sayısı Z olmak üzere, ilk yaklaşıklıkla ⎛ Z e2 E n = −⎜⎜ ⎝ 4πε 0 2 ⎞ μ 1 ⎟⎟ . 2 2 ⎠ 2h n eşitliği ile hesaplanabilir. Işımaların dalga boylarını değişik yöntemlerle ölçmek mümkündür. Deneyde optik ağlı spektrometre kullanılacaktır. Optik ağ, aralıkları dalga boyu ile kıyaslanabilecek uzunlukta çizgiler taşıyan bir yapıdır. Bu aralıklardan kırınıma uğrayan ışınlar dalga boyuna bağlı bir açı ile yapıcı olarak üst üste gelirler. n. mertebe için n λ = d . sin θ ile verilir. d ; optik ağın çizgi aralığı, θ ; geliş doğrultusu ile λ dalga boylu çizginin gözlendiği açıdır. d biliniyorsa θ ölçülerek λ dalga boyları hesaplanabilir. Elimizdeki spektrum lambalarının en kuvvetli çizgileri için dalga boyları : Na λ (nm) He λ (nm) Kırmızı Sarı Sarı Sarı-Yeşil Yeşil Yeşil 617 589.6 589 568 514 499 Kırmızı Sarı Yeşil Mavi-Yeşil Mavi-Yeşil Mavi 668 587 501 492 471 447 Hg λ (nm) Cd λ (nm) Sarı Yeşil Yeşil Mavi 581 550 494 437 Kırmızı Yeşil Mavi Mavi 644 509 480 468 TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 - 24 - DENEYİN YAPILIŞI : Işık Kaynağı Fant Dürbün Dereceli Tabla ve Verniye Optik Ağ Gözleme Dürbünü θ Optik Spektrometre 1) Spektrum lambasını çalıştırarak bir süre denge sıcaklığına ulaşmasını bekleyiniz. 2) Dürbün ayarlarını kullanarak gelen ışığın net bir görüntüsünü elde ediniz ve ölçme çizgisini tam bu çizgiye ayarlayınız. 3) Gözleme dürbününü kilitleyerek tabla ayarından verniyeyi sıfırlayınız. 4) Gözleme dürbününü gevşetip yavaşça el ile döndürerek ölçme yapacağınız spektrum çizgisine yaklaştırınız ve yine kilitleyiniz. 5) Gözleme dürbününün ince ayar vidası ile ölçme çizgisini tam spektrum çizgisine yerleştiriniz. Gerekiyorsa netlik ayarını yeniden düzeltiniz ve θ açısını okuyunuz. 6) (4-5) adımlarını gözleyebildiğiniz bütün çizgiler için tekrarlayınız. 7) Aynı işlemleri diğer yönde de tekrarlayınız ve Tablo-1 i her lamba için doldurunuz. Kullanılan optik ağ için d = 1 mm dir. 600 TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 - 25 - Lamba:…………. Renk θ sağ θ sol θ λdenel (nm) λkuramsal (nm) θ sol θ λdenel (nm) λkuramsal (nm) θ sol θ λdenel (nm) λkuramsal (nm) Lamba:…………. Renk θ sağ Lamba:…………. Renk θ sağ TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 - 26 - TRAKYA ÜNİVERSİTESİ FEN-EDEBİYAT FAKÜLTESİ Fizik Bölümü Fizik-IV Labaratuarı Protokolü Deneyin Adı: Atom Spektrumları Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza Deneyin Kodu: FL 4 - 5 Tarih …/……/20…… Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . DENEY VERİLERİ: Lamba:…………. Renk θ sağ θ sol θ λdenel (nm) λkuramsal (nm) Lamba:…………. Renk θ sağ θ sol θ λdenel (nm) λkuramsal (nm) Lamba:…………. Renk θ sağ θ sol θ λdenel (nm) λkuramsal (nm) TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 - 27 - FİZİK-IV LABORATUVARI ( FL 4 - 6 ) IŞIK HIZININ ÖLÇÜLMESİ KURAM : Işık hızının ölçmelerinde temel ilke, şiddeti modüle edilen ışık demetinin uzun bir yol gittikten sonra geri getirilerek, kaynaktan çıktığı ve döndüğü zaman aralığında modülasyon dalgasının faz farkını ölçmeye dayanır. Deneyimizde ışık bir optik lif içinde dolaştırılacaktır. Optik lif, yüksek kırma indisli bir polimer liftir. Işık absorbsiyonu çok düşük olup tam yansımalar nedeni ile de, şekli hemen hemen ne olursa olsun ışığın dışarı kaçmasına izin vermez. Kullanılacak sistemin prensip şeması Şekil-1 de görülmektedir. VERİCİ Işık algılayıcı diod Işıklı diod Elektronik Devre ALICI Çıkış Optik Lif Kuvvetlendirici Modülasyon Şekil-1 Deney düzeneğimiz tek bir optik lif ile mutlak ölçü almaya yetmeyeceğinden farklı uzunluklu liflerdeki gecikmeler karşılaştırılarak ölçme yapılacaktır. TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 - 28 - DENEYİN YAPILIŞI : Osiloskop DEVRE ŞEMASI CH1 CH2 Voltmetre Monitör Optik lif + 5V - Output 1 + 5V Zero Modülation Output 2 Gain 300kHz 1) Sistemi devre şemasına göre, en uzun optik lif ile (L0=20m veya 16m) kurunuz. 2) CH1 den monitör çıkışını gözleyiniz. 3) Alıcıdaki 1. çıkışa bağlı voltmetreden 0,5V-1V arasında bir değeri seçerek dikkatle sıfır ayarı ile ayarlayınız. 4) Kazanç (gain) düğmesi ile ayarlayarak CH2 den gecikmiş işareti olabildiğince büyük elde ediniz. 5) CH2 deki kare dalgayı AC konumunda tam orta eksene simetrik olarak yerleştiriniz. 6) Yukarıda yapılan ayaları değiştirmeden, alıcı verici arasına diğer optik lifi yerleştiriniz. Optik lifin vericiye giriş pozisyonunu ayarlayarak voltmetreden ilk okunan değeri bulmaya çalışınız. 7) CH2 deki kayma miktarını ölçünüz. 8) Lif içindeki ışık hızını v1=(L0-L1)/Δt eşitliğinden bulunuz. 9) 6,7,8 adımlarını aynı lif için tekrarlayarak v1’ değerini elde ediniz ve ikisinin ortalamasını alınız. 10) Aynı işlemleri diğer lifler için tekrarlayarak sonuçta ortalama v hızını ve optik lifin kırılma indisini n = c / v ifadesinden bulunuz. TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 - 29 - TRAKYA ÜNİVERSİTESİ FEN-EDEBİYAT FAKÜLTESİ Fizik Bölümü Fizik-IV Labaratuarı Protokolü Deneyin Adı: Işık Hızının Ölçülmesi Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . Deneyin Kodu: FL 4 - 6 Tarih …/……/20…… :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . DENEY VERİLERİ: 1. Optik Lif için: ∆T1=…………… ∆T1/=…………… 2. Optik Lif için: ∆T2=…………… ∆T2/=…………… 3. Optik Lif için: ∆T3=…………… ∆T3/=…………… 4. Optik Lif için: ∆T4=…………… ∆T4/=…………… TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 - 30 - FİZİK-IV LABORATUVARI ( FL 4 - 7 ) BOŞLUK RADYOSYONU KURAM : Üzerine elektromanyetik dalga (emd) düşen bir yüzeyinde yarık olan diğer yüzeyleri farklı renklerde ve yapıda bulunan bir küp ısıtıldığında yüzeyler arasında bir sıcaklık farkı oluşacak ve birinden diğerine ısı aktarımı olacaktır. Bu yollardan biri ışımadır. Isınan cismin yüzeyine yakın olan yüklü parçacıklar bu enerjiyle ivmelenirler ve ışıma yaparlar. Bu tip ışımaya ısıl ışıma diyoruz. Isıl ışıma on dokuzuncu yüzyılda fizikçileri en çok meşgul eden konuların başında geliyordu. Josef Stefan, John Tyndall’ın deneysel verilerinden faydalanarak 1879 yılında ısıl ışıma şiddetinin sıcaklığın dördüncü kuvvetine bağlı olduğunu gözledi. Daha sonra Boltzmann, termodinamik yasalarını kullanarak bu bulguyu teorik olarak da ispatlayarak daha da sağlamlaştırdı. Bir cisim tarafından yayılan ışık şiddeti (I) I = εσT 4 (1) Şeklinde yazılır bu Stefan-Boltzman yasası olarakta bilinir. Burada I ışınımın şiddetini ya da birim alan başına gücü, σ ise Stefan-Boltzmann sabitini (5.6703x10-8 W ), temsil m2 K 4 etmektedir. T cismin mutlak sıcaklığı, ε cisim yüzeyinin ışınım yayabilirlik katsayısını göstermektedir. Genel olarak ε ≤ 1 şeklinde ve boyutsuz bir sayıdır. Mükemmel bir ışıma için ε = 1olmalıdır. Isıl ışıma yapan cisim, kendisinden daha soğuk bir ortamda ise ışımanın bu ortamda algılanan net şiddetinin belirlenmesi için Stefan-Boltzmann yasası I net = εσ (T 4 − Tref4 ) (2) biçiminde kullanılır En yüksek ışıma şiddetinde dalgaboyu ise, λ max = c 0.002898m ⋅ K = T T (3) şeklinde verilmektedir. Burada T cismin mutlak sıcaklığı olmaktadır. TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 - 31 - Şekil 1: Termal Boşluk deneyi kurulumu DENEYİN YAPILIŞI: 1. Şekildeki sistemi döner hareket sensörünü, doğrusal hareket aparatını, optik rayı kullanarak kurunuz. Kızıl ötesi ışık sensörünü döner hareket sensörüne bağlayınız. 2. Kızıl ötesi ışık sensörünü 10x konumuna getirerek başlayınız. Eğer şiddet ölçek dışına çıkıyorsa 1x konumuna getiriniz. 3. Döner hareket sensörünü ScienceWorkshop 750 arayüzünde kanal 1 ve 2 ya bağlayınız. Kızıl ötesi ışık sensörünüde kanal A ya bağlayınız. Termal boşluk aparatını optik raya bağlayarak sensörün yüksekliğini, kübün merkezi yüksekliği ile aynı yükseklikte olacak şekilde ayarlayınız 4. 5. Termistor sensörünü ScienceWorkshop 750 arayüzündeki kanal B’ye bağlayınız. Termistor sensöründen gelen siyah ve kırmızı kabloları, termal boşluk aparatının üst kısmındaki beyaz girişlere bağlayınız. (Şekil 2 ye bknz). 6. Güç kaynağından gelen DIN konektörünü ScienceWorkshop arayüzündeki kanal C ye bağlayınız. Muz uçlu jaklari güç kaynağının çıkış kanallarına bağlayınız. Şekil 2: Termal Boşluk bağlantısı 7. Kalan aynı tip uçları termal boşluk aparatının alt tarafındaki kırmızı jaklara ve güç kaynağına bağlayınız. 8. DataStudio programından "Cavity Radiation" (boşluk radyasyonu) dosyasını açınız. TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 - 32 - 9. Güç kaynağını açınız ve DataStudio programındaki güç kaynağı şeklinden 10V seçiniz. Kübü 15 dakika süre ile ısınmaya bırakınız ve voltajı 8V’a düşürünüz. Sıcaklığı takip ederek 100oC üzerine çıkmamasına dikkat ediniz. UYARI: Bu deneyi yaparken küp çok sıcak olmaktadır. Kübe asla dokunmayınız kübü döndürmek için alt taraftaki plastik kısımları kullanınız.. Şekil 3: Boşluğu taramak YÖNTEM: 1. Kübü ısıttıktan sonra sıcaklığın dengeye gelmesini bekleyin. Sonra boşluğun olduğu kısmı ışık sensörüne doğru çevirerek kübün ve ışık sensörünün aynı doğrultuda olmasını sağlayınız bu işlemi yaparken ışık sensörü ve kübün arasındaki uzaklığın 2cm olup olmadığını kontrol ediniz. 2. Kızılötesi ışık sensörünü kübün sağ veya sol tarafından başlayarak taramaya geçiniz bu sırada aralarındaki uzaklığın 2cm olduğunu control ediniz. Bu işlemleri yaparken ışık sensörüne doğrudan bakan bir pencere yada ışık kaynağı olmaması gerektiğini hatırlayınız. 3. Kızıl ötesi sensördeki sıfır butonuna ve DataStudio programındaki başlat (START) seçeneğine basarak, sensörü döndürmek vasıtasıyla kübü taramaya başlayınız. Sensör kübü tamamen taradıktan sonra dur (STOP) seçeneğine tıklayarak taramayı bitiriniz. (tarama işlemini çok yavaş yapmayınız çünkü küp ısınmaya devam etmektedir) 4. Kübün sıcaklığını kayıt ediniz ve dalgaboyunun maksimum şiddetini denklem 3’ü kullanarak hesaplayınız. 5. Kübün siyah yüzünü çevirerek taramayı tekrarlayın (programdan başlat seçeneğine ve kızılötesi sensörden sıdır tuşlarına basarak) 6. Kübün parlak yüzeyi ve beyaz yüzeyini çevirerek tarama işlermlerini tekrarlayın . 7. Kızılötesi sensörünü, ışık sensörü ile değiştirin. Kızıl ötesi sensörün önündeki aparatı TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 - 33 - çıkararak ışık sensörünün gölgede kalmasını engelleyin ışık sensörünü 10x kazanç seviyesine ayarlayın. Işık sensörünün ve kübün yüksekliklerini eşitleyin. Işık sensörünü bir önceki ölçümleri yaptığınız noktaya getirerek tarama işlemini tekrarlayın. SORULAR 1. Yansıyan görülebilir ışığın grafiği ile ışıma yapan kızılötesi radyasyonun grafiklerini karşılaştırın. Grafiklerden boşluk bölgesinde nasıl bir davranış olduğunu ve nedenini açıklayınız. 2. Yüksek şiddete sahip hesaplanan dalgaboyu, spekturumun görülebilir bölgesindemi yoksa kızılötesi bölgesinde midir? 3. Kübün tüm yüzeylerinin şiddetini karşılaştırın (mat, siyah, parlak, beyaz). Hangi yüzey en fazla ve en az radyasyon miktarı ışımasına sahiptir? 4. Siyah ve beyaz yüzeylerin nasıl karşılaştırıldığını ve davranışlarını açıklayın. 5. Siyah yüzeymi yoksa boşlukmu daha fazla radyasyon yayar? Yaptığınız deneyi düşünerek otomobil radyatörünün neden siyah boyandığını 6. açıklayın? TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 - 34 - TRAKYA ÜNİVERSİTESİ FEN-EDEBİYAT FAKÜLTESİ Fizik Bölümü Fizik-IV Labaratuarı Protokolü Deneyin Adı: Boşluk Radyasyonu Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . Deneyin Kodu: FL 4 - 7 Tarih …/……/20…… :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza Adı Soyadı Numarası Deney Grubu İmza :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . :. . . . . . : . . . . . . :. . . . . . : . . . . . DENEY VERİLERİ: TRAKYA ÜNİVERSİTESİ F.E.F. FİZİK BÖLÜMÜ FİZİK-IV LABORATUVARI © 2010 - 35 -
