Elektromanyetik Işıma Electromagnetic Radiation (EMR)

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Elektromanyetik Işıma Electromagnetic Radiation (EMR)"

Basak Şentürk
6 yıl önce
İzleme sayısı:

Elektromanyetik Işıma Electromagnetic Radiation (EMR) Elektromanyetik ışıma (ışık) bir enerji şeklidir. Işık, Elektrik (E) ve manyetik (H) alan bileşenlerine sahiptir.

1 Elektromanyetik Işıma Electromagnetic Radiation (EMR) Elektromanyetik ışıma (ışık) bir enerji şeklidir. Işık, Elektrik (E) ve manyetik (H) alan bileşenlerine sahiptir. Light is a wave, made up of oscillating electric and magnetic fields. Özellikleri Dalgaboyu (l) Wavelength Frekans (ν) Frequency Genlik (A) Amplitude Hız (c) Speed of light

2 Dalgaboyu (l): İki tepe noktası arasındaki mesafedir. Frekans (n): Bir saniyede belirli bir noktadan geçen dalga sayısıdır Frekans azalır Dalgaboyu artar n 1 < n 2 < n 3 Birim: 1/s l 1 > l 2 > l 3 birim: uzunluk (m) Dalgaboyu ve frekans çarpımı sabittir (l)(n) = c Işık hızı c = 3 x 10 8 m/s (vakumda)

3 Işığın sınıflandırılması

$Işığın dalga yapısı Engelde bir delik varsa Açıklayabilir: 1. Kırınım (diffraction) 2.$ Compton saçılması Kırınım Su dalgası engeldeki bir delikten (veya yarıktan) geçerken, delik bir

Compton saçılması Kırınım Su dalgası engeldeki bir delikten (veya yarıktan) geçerken, delik bir

5 Işığın dalga yapısı Engelde bir delik varsa Açıklayabilir: 1. Kırınım (diffraction) 2. Girişim (interference) Açıklayamaz: 1. Siyah cisim ışıması 2. Fotoelektik Olay 3. Compton saçılması Kırınım Su dalgası engeldeki bir delikten (veya yarıktan) geçerken, delik bir ışık kaynağı gibi davranır. Engelde iki delik varsa Girişim Koyu çizgi: dalganın maksimumu Açık çizgi : dalganın minimumu

6 Işık ve enerji 1900 yılı önceleri enerji ve maddenin farklı şeyler olduğu düşünülüyordu. Planck, akkor halindeki katıların yaydığı ışınları incelemiştir. Bir katı cisim ısıtıldığında, Işıma şiddeti artar λ max daha küçük dalgaboyuna kayar Klasik fizik bu gözlemi açıklayamaz! The Ultraviolet Catastrophe

7 Flamanı ısıtırsak rengi nasıl değişir? Sıcaklık arttıkça dalgaboyu azalır

8 Siyah Cisim Işıması (Blackbody Radiation) Siyah cisim ideal bir cisimdir. 1. Üzerine düşen bütün ışınları absorblar. 2. Her dalga boyunda ışıma yapar. 3. Işıma şiddeti ve spektrumu sıcaklığa bağlıdır. Siyah cisim örnekleri Güneş, T = 6000 K Mavi fotonlar, hν = 3eV (12000 K) Akkor filaman, T < 6000 K Kor (ateş), T 2000 K İnsan vücudu, T = 310 K ( IR gece görüşü ) Evren (yıldız ve galaksiler), T=3 K T=2.73 K Cosmic Background Radiation

9 Cisimler niçin ışıma yapar? Mutlak sıfırdan yüksek sıcaklıktaki bütün cisimler elektromanyetik ışıma yaparlar ısı enerjisi Isı, molekül hareketlerinin (öteleme, dönme, titreşim) ortalama kinetik enerjisinden kaynaklanır Cisimlerin top-yay modeli Cisimler atomlardan meydana gelmiştir Titreşen atomlar ışıma yaparlar.

10 Klasik Fizik Klasik Fizik Kuantum Fiziği Klasik fizik atomlar her frekansta salınım yapabilir Planck (1900) atomlar sadece belirli frekanslarda salınım yapabilirler. Klasik fizik, siyah cisim ışımasını sadece büyük dalga boylarında açıklayabilir.

11 Plank ın Çözümü Planck s Solution Planck sıcak cismin soğurken enerjisini ışık halinde ve tamsayı katları şeklinde kaybettiğini öngörmüştür. E n = nhn n = 1, 2, 3. E = enerji n = kuantum sayısı, tamsayı (integers) h = Plank sabiti (Planck s constant) n = frekans h = x J.s

12 Işığın kuantlaşması Quantization of Light Einstein, ışığın foton adı verilen enerji paketlerinden oluştuğunu ileri sürmüştür. E foton = hn Örnek: 500 nm dalgaboyundaki fotonun enerjisi nedir? n = c/l = (3x10 8 m/s)/(5.0 x 10-7 m) n = 6 x /s E = h n =(6.626 x J.s)(6 x /s) = 4 x J

13 Fotoelektrik Olay The Photoelectric Effect Metal yüzeyine gelen ışık elektron koparır. Buna fotoelektrik olay denir. Fotoelektrik olay klasik fizik ile açıklanamaz.

14 Fotoelektrik Olay Gelen ışığın frekansı belirli bir eşik değerin (n o ) altında ise elektron koparamaz, elektronların kopması ışığın şiddetine bağlı değildir. Gelen ışığın frekansı arttıkça kopan elekronların kinetik enerjisi artar; elektronların kinetik enerjisi ışığın şiddetine bağlı değildir. Gelen ışığın şiddeti arttıkça kopan elektron sayısı artar. Eşik frekans değerleri

15 FOTOELEKTRİK OLAY ÇİZELGESİ Işık şiddeti arttıkça Dalga Tanecik Sonuç Hız Artar Artar Artar KE Artar Değişmez Değişmez Işık frekansı arttıkça Hız Değişmez Artar Artar KE Değişmez Artar Artar

16 Fotoelektrik olay ın açıklanması (Einstein 1905, Nobel Ödülü 1921) 1 2 m en 2 hn photon e - ların kinetik enerjisi Gelen ışık enerjisi İş fonksiyonu veya eşik enerjisi = iş fonksiyonu (work fuction) e - kopması için gereken en düşük enerji SONUÇ : Işık tanecik gibi davranır

17 ÖRNEK : Na için = 4.4 x J dür. Eşik frekansına (n o ) karşılık gelen dalgaboyu nedir? m en 2 hn photon hn = = 4.4 x J hc/l = 4.4 x J l 3x10 8 m /s hc 4.4x10 19 J 6.626x10 34 J.s 4.4 x10 19 J l = 4.52 x 10-7 m = 452 nm

$Kırınım (diffraction) ve girişim (interference) ışığın dalga özelliği ile açıklanır. 3.$

18 IŞIK: Dalga mı? Tanecik mi? 1. Newton ışık tanecik gibi davranır. Yansıma (reflection) 2. Kırınım (diffraction) ve girişim (interference) ışığın dalga özelliği ile açıklanır. 3. Fotoelektrik olaya göre ışık taneciktir. CEVAP : Her ikisi!

19 ÖZET Dalga- tanecik ikiliği (Wave Particle Duality) Nasıl ölçüldüğüne (veya etkileştiğine) bağlı olarak ışık hem dalga hem de tanecik gibi davranır GENEL KURAL Işık uzayda yol alırken dalga gibi davranır. Işık madde ile etkileşirken tanecik gibi davranır... atomlar da benzer özellik gösterirler mi? Atomların dalga özelliğini başka bir mekanik tanımlar. KUANTUM MEKANİĞİ!

Benzer belgeler

Kuantum Fiziğinin Gelişimi (Quantum Physics) 1900 den 1930 a

Kuantum Fiziğinin Gelişimi (Quantum Physics) 1900 den 1930 a Kuantum Mekaniği Düşüncesinin Gelişimi Dalga Mekaniği Olarak da Adlandırılır Atom, Molekül ve Çekirdeği Açıklamada Oldukça Başarılıdır Kuantum