X-Işınları ve Maddenin Yapısı. Test 1 in Çözümleri

Transkript

1 40 X-Işınları ve Maddenin Yapısı Test in Çözüleri. X-ışınları, atoun bir elektronunun bir hâlden daha düşük enerjili başka bir hâle geçiş yaptığı sırada oluşur. Noral ışık ile aralarındaki tek fark ilgili elektronun enerji düzeyleri sıralaasındaki konuundan ileri gelir. Görünür ışık yayıından sorulu elektronların ato çekirdeğine zayıf bir şekilde bağlı dış elektronlar olasına karşın, X-ışıası yayıından sorulu elektronların ato çekirdeğine çok kuvvetli bir biçide bağlı olasıdır. Bu nedenle X-ışınlarının taşıdığı enerji daha büyüktür. 3. Dalga boyları çok küçük (0,0A - A ), enerjileri ve dolayısıyla giriilikleri çok büyük olan elektroanyetik dalgalardır. Bu nedenle X-ışınları, elektroanyetik dalgalar çizelgesinde or ötesi ışınlardan sonra gelir. Görünür ışık gibi doğrusal bir yol izlerler, havadaki ve boşluktaki hızları ışık hızına eşit olup dir. Enine dalga oldukları için; yansıa, kırıla ve polarizasyon özellikleri vardır. Canlı hürelerde utasyonlar eydana getirebilirler ve doku yapısının bozulasına neden olabilirler. Elektroanyetik dalga olduğu için ışıkta olduğu gibi addeden geçişi sırasında bir kısı soğrulurken bir kısı saçılaya uğrar. Yüksüz oldukları için anyetik ve elektrik alandan etkilenezler. Fotoğraf fillerine etki ederler.. X-ışını tüpünde çok büyük hızla hareket eden elektronlar hedef etale çarptıktan kısa bir süre sonra durur. Yayılan ışının periyodu, elektronların dura (hızlarının sıfır ola) süresidir. Işıanın frekansı; f T f tdura Oldukça kalın katı ve sıvı ortalardan geçerler. X-ışınları genel olarak kütle nuarası küçük olan eleentlerden daha iyi geçerken, kütle nuarası büyük olan eleentlerden iyi geçezler. Çünkü kütle nuarası büyük olan eleentler X-ışınlarını soğururlar. Bu nedenle ato nuarası büyük olan eleentler X-ışınlarını soğuruu olarak kullanılır. Örneğin; kütle nuarası 07 olan kurşun bir levha X-ışınlarını ta olarak soğurabilir. Geçtikleri gaz ortalarını iyonlaştırırlar. 7 f, 5 s 4. Ses dalgaları ekanik dalga olup elektroanyetik dalga değildir. 5. X-ışınları elektrik ve anyetik alanlardan etkilenezler.

2 X-IŞINLARI VE MADDENİN YAPISI 6. v 3 7 /s t dura s d v ort t dura v 0 d + t dura d , 5 - f Hz t - dura f v 5 7 /s d d v ort t dura ( ) t dura tdura -7 s 5 elektronun dura süresi ile periyodu eşittir. Buradan; T 3-7 Å bulunur. 5. Verilen tanı X-ışınlarını anlataktadır.. Hızlandırılan elektronların bütün kinetik enerjileri tek bir çarpışada X-ışınlarına dönüşüş olsun. Bu X-ışınlarının enerji bağıntısı; h. E e. V h. yax. v in e ax ile verilir. Bağıntıdaki sebollerin anlaları aşağıdaki gibidir. E : enerji e V h : elektron yükü : hızlandırıı gerili : Plank sabiti υ ax : X-ışınlarının aksiu frekansı λ in : oluşan X-ışınlarının iniu dalga boyu e : elektronun kütlesi v ax : hedefe çarpan elektronların aksiu hızı yukarıdaki bağıntıda λ in yalnız bırakılırsa; 400 in y (Å) yazabiliriz. ax V 400 in 0, 3 Å bulunur d λ,5 9-9, 5 - T 5 s 3 d d d tdura T v v ort v - 7 v 4 / s X-ışınları, ikrodalgalar ve kırızı ötesi ışınlar elektroanyetik dalgadır. Elektroanyetik dalgaların hepsi ışık hızıyla hareket eder.. unu sorunun çözüündeki bağıntıya göre açığa çıkan X-ışınlarının enerjisi E e V ile bulunur. Buna göre ışıanın enerjisi, elektronun yükü ile hızlandırıı gerilee bağlıdır.

3 X-IŞINLARI VE MADDENİN YAPISI 3 3. unu sorunun çözüünde verilen bağıntıyı ineleyiniz. En yüksek enerjili ışıanın dalga boyu en küçük olur. in dir. qv 4. v 5 6 /s d f tdura d d v v 6 5 f, f, 5 -, Å 5. E e V ev ev V V ev 7. Her iki duruda da d yolunun sabit kaldığı söyleniyor. ev ev V v V v v v...( ) d d d v t d d 4d v t hız için bulduğuuz v, v değerlerini () nuaralı bağıntıda yerine yazalı. d V ( ) V 4d 4 ( ) Buna göre, V V ise V 4V olur. V olarak verildiğine göre bulunur. V 6. ev olduğuna göre V gerilii arttığında λ dalga boyu küçülür. Gerililer V, V, 3V değerlerini aldığına göre λ > λ > λ 3 olur.. X-ışınlarının dalga boyu he atoik boyutla he de addeyi oluşturan oleküllerdeki atolar arası bağ uzunluğu ile aynı boyuttadır. Bu özelliğinden dolayı dökü ve kaynaklı parçaların kusurlarını görek için kullanılır. Canlıların vüudunda kullanıldığında farklı dokular tarafından farklı iktarlarda soğrulur. Bu özelliğinden dolayı X-ışınları vüuttaki bazı organları görüntüleek için kullanılır. Ayrıa X-ışınları tüörlerin yok edilesinde de kullanılaktadır.

4 4 X-IŞINLARI VE MADDENİN YAPISI Test nin Çözüleri e. X-ışınları, bazı galaksiler ve yıldızlar tarafından yayılan bir radyasyon çeşididir. Yapay uydulardan alınan bazı isi görüntüleri, çeşitli X-ışını kaynaklarını gösteriştir. Bunlar aynı zaanda potansiyel kara deliklerin yerleri hakkında da fikir verektedir. Bu tür gözlelerin taaı uzayda yapılak zorundadır; çünkü X-ışınları atosferden içeri geçeezler. Yüksek enerjili olalarına rağen havadaki oleküllerle etkileşie girerek yeryüzüne varaazlar. Bu duru; anlıların, uzaydan gelen X-ışınlarından korunası için bir kalkan gibidir. Dünya üzerindeki X-ışınları ise, yapay olarak üretilektedir. X-ışınlarının frekansı 3 7 Hz veya daha yukarıdadır.. X-ışınlarının nüfuz ete güü onların taşıdığı enerjiyle doğru orantılıdır. X-ışınlarının enerji bağıntısı E ev olup hızlandırıı gerilile doğru orantılıdır. e e Şekil çekirdek Hedef etalin atoları üzerine gönderilen çok yüksek hızlı elektronlar çekirdeğin yanından geçebilir, çekirdeğe çarparak durabilir veya başka bir yere çarparak durabilir. Çekirdeğin yanından geçen elektronlar, çekirdeğin çeki kuvvetinin etkisiyle yavaşlayarak duraaktır. Tü bu nedenlerle durdurulan elektronlar iveli hareket yaptığı için bir ışıa yapaaktır. Yapılan bu ışıalar dışarıya X-ışını olarak yayılanır. Bu ışın türünün içinde her enerji seviyesinde fotonlar olduğundan sürekli spektru X-ışınları adını alır (Şekil ). uyarılan elektron n 3 n n bobardıan elektronu 3. Sıvı kristal hâli addenin sıvı ile katı arasındaki bir duruu belirtir. Sıvı kristalleri, sıvılar gibi akışkan, katılar gibi optik özelliklere sahiptir. Sıvı kristaller kendi içlerinden geçen ışığın özelliklerini değiştirebilir, ışık ışınlarını istenilen doğrultuya yönlendirebileek kabiliyettedir. Sıvı kristalerdeki olekül içi bağların zayıf olası onların basınç, sıaklık, elektrik ve anyetik alandan kolay etkilenelerine neden olur. Bu özellikten dolayı sıvı kristallerinin renkleri sıaklığa bağlı olarak kırızıdan ora kadar değiştirebilirler. 4. Yapılan deneylerde iki çeşit X-ışını elde edildiği sonuuna varılıştır. Sürekli spektru X-ışını olarak adlandırılan birini grupta, her dalga boyunda enerjiye sahip ışıaların olduğu tespit ediliştir. K L M Şekil Elektronların çekirdek çevresinde Şekil deki gibi çeşitli enerji seviyelerinde dolandığını biliyoruz. K iç yörüngedeki elektronun çekirdeğe olan bağlana enerjisi en büyüktür. Bu elektronu uyararak üst yörüngelere çıkarak için diğerlerine göre daha fazla enerji haraak gerekir. Eğer bu elektron uyarılarak üst yörüngerelere çıkarılırsa teel hâle dönerken aldığı enerjiyi karakteristik X-ışını olarak geri vereektir. Karakteristik X-ışınları hızlandırıı geriliin değerine değil, kullanılan hedef etalin insine bağlıdır. Çünkü her eleentin K yörüngesindeki elektronu uyarak için farklı uyarıla enerjileri vardır. Bunun sonuu olarak da yayılanan X-ışını etalin insine bağlı olarak farklı enerjilerde olaaktır.

5 + X-IŞINLARI VE MADDENİN YAPISI 5 5. Yüksek hızlarla etal bir hedef üzerine gönderilen, serbest elektronlar, enerjilerinin taaını veya bir kısını burada çarpış oldukları etal atolarına devrederek yüksek frekanslı elektroanyetik dalgaların salınasına neden olurlar. Bu elektroanyetik dalga X-ışınlarıdır. Fotoelektrik olayda katot addesi üzerine foton gönderilip elektron koparılır. Bir başka ifadeyle; X-ışınlarının oluşu ekanizası, fotoelektrik olaya neden olan olayın ta tersidir. 7. Soruda verilen üç özellik he gaa ışınlarının he de X-ışınlarının ortak özelliklerindendir.. elektronlar etal hedef (anot) + havası boşaltılış katot ısıtıı gerili X-ışınları hızlandırıı gerili Şekilde görüldüğü gibi X-ışın tüpünde doğru akı kaynakları kullanılaktadır. Alternatif akı kaynağı kullanılaz kristal yarıklı kurşun levha Şekilde nuara ile gösterilen katot elektronlarını kolay salabilen bir etalden seçilir. Şekilde nuara ile gösterilen anot hedef etal adını da alır. Bu etala yüksek hızlı elektronlar çarparak durdurulduğu için ato nuarası büyük olalıdır. Ayrıa bu etalin erie sıaklığı da yüksek olalıdır. X-ışını tüpünden çıkan ışınların kontrolü kurşun levha ile yapılaktadır. Kurşun levhadaki küçük delikten geçen ışınlar kristal üzerine düşerek nüfuz eder. X-ışınları kristalin iç yapısını fotoğraf fili üzerine düşürür. Bu deney ile verilen üç önere de kanıtlanıştır.. X-ışını tüpünde katotta üretilen elektronların hızı levhalar arasında uygulanan gerilile doğru orantılıdır. Elektronların hızı ne kadar büyük olursa oluşan X-ışınlarının enerjisi de o kadar büyük olur. O hâlde X-ışınlarının enerjisi hızlandırıı geriliin artasıyla artar. İç yörüngedeki bir elektron uyarılarak üst yörüngeye çıkarılış olsun. Bu elektron teel hale dönerken aldığı enerji karakteristik X-ışın olarak geri verir. Karakteristik X-ışınlarının enerjisi hızlandırıı geriliin değerine değil, kullanılan hedef etalin insine bağlıdır. Çünkü her eleentin K yörüngesindeki elektronunu uyarak için farklı uyara enerjileri vardır.

6 6 X-IŞINLARI VE MADDENİN YAPISI. Bobardıanı gerçekleştiren elektronların tü enerjisi tek X-ışınına verildiğinde; in ev yazabiliriz. h,, e sabit olduğundan λ in değeri V ye bağlı olarak değişir. 7. Zıt yüklü iyonlar arasındaki çekii oulob etkileşileri iyonik bağlar oluşturur.. Verilen her üç bilgi de doğrudur. 3. Çarpışa sırasında hedefe çarpan elektronların enerjisinin taaı X-ışının enerjisine dönüşüş ise enerjisi ve frekansı en yüksek ışınlar elde ediliştir. Bu ışınların dalga boyu ise en küçüktür. 4. X-ışınlarının en iyi soğuran eleeent ato nuarası 06 olan kurşundur. 5. En yüksek frekanslı dalgaların dalga boyu en küçüktür. in Å V in, 4 3 f -, 4 f, 4 Hz bulunur. 6. Kovalent bağlaada, bir veya daha fazla çift elektron iki ato tarafından paylaşılır. Bu elektronlar, atoların çevresinde dolaşırken zaanlarının çoğunu, başka yerler yerine bu iki ato arasında geçirir. Bu, iki ato arasında çekii bir kuvvet oluşturur.