12. SINIF KONU ANLATIMLI

Transkript

1 . SINIF KONU ANLATIMLI 5. ÜNİTE: MODERN FİZİK. Konu: Özel Görelilik. Konu: Kuantum Fiziğine Giriş Fotoelektrik Olay Compton e de Broglie ETKİNLİK VE TEST ÇÖZÜMLERİ

2 . Özel Görelilik 5. Ünite. Konu (Özel Görelilik) A nın Çözümleri. 5 m 0,8 a. ( 0, 8) L L0 $ L 5 $ 0, 6 L 5 $ 0, 6 m bulunur. L L0 ( 0, 6) L L0 $, L0 $ 0, 6, L0 $ 0, 6 b. x. t 0, t, t & -8 t, ,. 0 s, L0,8 m 0, 8 bulunur. Nihat Bilgin Yayınılık. t & $. a. t t 8 (. 0 ) 8 (. 0 ) t s b. Uzay araındaki L gözlemisi ise, K gözlemisinin bulunduğu yerdeki saatin daha yaaş çalıştığını düşünür. 5. t 8 &

3 ÖZEL GÖRELİLİK L 0 0 m U F O uzay ara L L0 $ L 00 $ 0, 0 60 m L L0 $ 7 L 0 $ 6 L 0 $ 0 $ 0 m 6 Nihat Bilgin Yayınılık 7. a. Aynı araçtakilerin nabızları birbirine göre değişmez. Bu nedenle yol arkadaşınız nabzınızı 68/dk olarak ölçer. b. t t & t bulunur. Bunun anlamı zamanın ya göre kat yaaşlamış olmasıdır. O hâlde daki gözlemi nabzınızı /dk olarak ölçer.

4 Ünite 5 Modern Fizik Test. Ben hem Ali nin hem de Bülent in saatini yaaşlam ş olarak görüyorum. Ben Kemal in saatini yaaşlamış olarak görüyorum.. Modern fizik 0. yüzyıl başlarında, bilim dünyasında yaşanan bir dizi gelişme sonuunda ortaya çıkmıştır. Plank ın siyah isim ışıması üzerine yaptığı çalışmalar, Einstein in fotoelektrik olayı e görelilikle ilgili çalışmaları modern fiziğin doğuşuna katkıda bulunan çalışmalardandır. Kemal Ali Bülent Ben hem Kemal in hem de Bülent in saatini yaaşlamış olarak görüyorum. İki gözleminin birbirine göre hareket farkları arsa, her biri diğer referans noktasına göre zamanın yaaşladığını gözlemler.. 0,5 Ali 5. 0,7 0,6 K L Faruk Ali e nabzı arasında göreeli bir hız farkı yoktur. Bu nedenle bir görelilik etkisi fark edilmez. Anak Ali e Faruk arasında bir görelilik etkisi olur. Ali daki insanların nabzını normale göre daha yaaş bulaaktır. dakiler de Ali nin nabzını normale göre daha yaaş bulur. Görelilik etkisi her zaman diğer kişiye bağlıdır. Nihat Bilgin Yayınılık K e L gözlemileri farklı hızlarla dan uzaklaşıyorlar. Anak, her ikisi için de referans noktası olarak alınabilir. Bu nedenle K e L araçlarındaki gözlemiler üzerindeki bir saati yaaşlamış olarak görürler. Bunun tersi de doğrudur. Yani, daki bir gözlemiye göre K e L deki saatler yaaşlamış olarak görünür. 6. 0,5 0,6. Hareket eden sistemlerde zamanın yaaşlaması hareketten kaynaklanan bir illüzyon değildir. Zaman, hareket eden sistemlerde göreli olarak sabit duran bir sisteme göre daha yaaş geçer. Yanıt D dir. Pelin Ceyda Pelin e Ceyda nın yüksek hızlı hareketinde sabit e değişmez olarak ölçüleek tek değer ışık hızıdır. İki araın hızı farklı olduğundan araçlar içinde geçen zamanı e birbirinin boyunu eşit görmezler.

5 ÖZEL GÖRELİLİK 5 7. Bu olayda has zaman t 0 6 saniyedir. Durgun kabul edilen gözlemiye göre geçen süre; t t 6 ( 0, 6) , 6 0, 6 0, 8 t 0 s bulunur. Yanıt D dir. Gerçekte karenin bir kenarı şekildeki gibi 0 m olup alanı 00 m dir. Araçtaki gözlemi hareket ettiği yöndeki 0 m 00 m kenarı 5 oranında kısalmış olarak, yani 6 m görür. 0 m Araç 0,8 hızıyla hareket ederken karenin alanını m olarak ölçer. Durgun bir gözlemi ise karenin alanını m olarak ölçer. Yanıt D dir. 8. L m, 0,8 olduğundan, uzay araı içindeki gözlemi bu yolun uzunluğunu; L L0 L 5000 ( 0, 8) L 5000 $ 0, $ 0, 6 Nihat Bilgin Yayınılık 0. d d 5d 0,6 L ,6 000 m olarak ölçer. gözlemi Hareket nedeniyle lehanın 5d olan uzunluğu kısalır. Hareket doğrultusuna dik olan d + d d lik kısmında bir kısalma oluşmaz. Buna göre;. L L0 $ ( ) ( 0, 8) L L0 $ karenin bu kenar de iflmez (L 0 ) L L0 $ ( 0, 6) karenin bu kenar k sal r (L) L L0 0, 6 L L0 bulunur. 5 ( 0, 6) L L0 $ L 0 - L 5d $ 0, 6 5d $ 0, 6 L 5d 0,8 d bulunur. Üçgenin gözlemi tarafından ölçüleek alanı ise; d d ( d + d) $ d A 8d bulunur.

6 6 Ünite 5 Modern Fizik. 0,6 Harekete dik olan boyutlar değişmez, hareket yönündeki boyutlar kısalır. ( 0, 6) L L0 $ L 0 $ - L 5. 0, , 6 L 5. 0,8 m bulunur. Dışarıdan bakan gözlemiye göre küpün hami; V m bulunur.. t 5 5. a a Nihat Bilgin Yayınılık gözlemi Lehanın gözlemiye paralel olan kenarı a dan a ya indiğinde leha kare gibi görüneektir. L L0 $ a a $ m 5 5 bulunur.

7 ÖZEL GÖRELİLİK 7 Test 5.. Kuantum teorisi e rölatiite teorisi modern fiziğin kapsamındadır. Elektromanyetizma klasik fiziğin kapsamındadır. gözlemi U F O Işık hızına yakın hızlardaki hareketlerde hareket doğrultusunda uzunlukta boy kısalması gerçekleşir. Harekete dik olan kısımlarda uzunluk büzülmesi gerçekleşmez. Durgun gözlemiye göre uzay araı düşeyde küçülmez.. Verilen her üç bilgi de Mihelson-Morley deneyi sonuçlarındandır. Nihat Bilgin Yayınılık Düşeyde küçülme olamayaağına göre gözlemi uzay araını E seçeneğindeki gibi göremez.. Verilen açıklamaları yapan bilim insanı Einstein dir. Bu çalışmanın adı ise özel görelilik teorisidir.. 0,6 hızıyla uzaklaşan araçtaki saatin daha da yaaş çalması için hız 0,6 den büyük olması gerekir. 6. Yoluluğa çıkan kardeşin bindiği araın hızı, ışık hızına ne kadar çok yaklaşırsa o kadar genç kalır.

8 8 Ünite 5 Modern Fizik 7. X Y 0,7 0,. 5a Z 0,8 a 5 gözlemi Rölatiistik hız arttıkça gözleminin ölçeeği uzunluk azalır. Aslında boyları farklı olan araçlar erilen hızlarla hareket edine boyları eşit ölçülüyor. Z > X > Y olduğundan, Z >, X >, Y dir. L L0 6 ( ) 5 L L0. 6 L 5a 5 Nihat Bilgin Yayınılık L 5a 5a $ a 5 5 Gözlemi, lehanın 5a olan kenarını a olarak görür. Lehanın düşey kenarı da a olduğu için gözlemi lehayı şekildeki gibi bir kare olarak görür. a a m L L0 00 $ ( ) L 00 $ 8 L 00 $ 00 m bulunur.

9 ÖZEL GÖRELİLİK Test. Derya 0,8. Cisimlerin hareketini tanımlamak için farklı referans sistemleri seçilir. Durgun ya da sabit hızlı referans sistemleri birbirleri için eylemsiz referans sistemidir. İmeli hareket yapan sistemler eylemsiz referans sistemi değildir. Dursun Birbirine göre değişen hızla hareket eden (imeli hareket eden) sistemlere de eylemli referans sistemi adı erilir. Derya e Dursun birbirine göre eylemsiz referans sistemlerinde bulunmaktadır. Bu nedenle biri ötekinin bulunduğu yerdeki uzunlukları, zamanı e nabzı farklı ölçer. Nihat Bilgin Yayınılık kiniz de artık bana abi demelisiniz. Orhan abi, Osman abi nas ls n z? G G Orhan Özan Orhan abi sen çok yafllanm fls n. Osman Özan ın yoluluk yaptığı araç, Osman ınkinden hızlı olmalıdır ki daha uzağa gittiği hâlde aynı anda dönebilsin. Üçüzler döndüklerinde en genç olanı Özan, en yaşlı olanı Orhan olaaktır. G e G gözlemileri aynı araın içinde olduklarından,, dir. Durgun G gözlemisinin ölçtüğü değer ise etelin büzülmüş hâli olur. Bu nedenle,, >, tür. G

10 0 Ünite 5 Modern Fizik 5. 0,5 0,8 7. L 0,8 K L x K e L araçları dan eşit uzaklıkta olduklarından, yayılan iki sinyal aynı anda e hızıyla gözlemiye ulaşır. x Nihat Bilgin Yayınılık 8. K durgun uzay ara durgun gözlemi K araındaki deneyin t sürede gerçekleştiğini arsayalım. Durgun gözlemi durgun hâldeki K araında deney için geçen süreyi t olarak ölçer. Aynı durgun gözlemi L araında geçen süreyi; t t t 5 tl t,, olarak ölçer. Bu iki sürenin oranı; tk t bulunur. tl 5 5 t 0 00 m ? L L0 $ $ gözlemi 6 Araın hız değeri, zamanı 5 oranında, yani % 80 yaaşlatmıştır. Bu durumda uzunluk da % 80 kadar kısalır

11 ÖZEL GÖRELİLİK. G 0.. araç. araç G G G gözlemisi kare lehanın boyutlarını küçülmemiş olarak ölçerken, G gözlemisi kendisine paralel olan kenarı küçülmüş olarak ölçer. Karenin kenar uzunluğu a olsun. Açı 7 olduğunda; a tan 7 al a al al a bulunur.. L L0 a a $ $ a 7 a Nihat Bilgin Yayınılık. t bağıntısında t 0, G gözlemisine göre geçen zaman olup sabittir. t t t bulunur. t G G Uzay araı ışık hızıyla kıyaslanmayaak ölçüde küçük bir hızla hareket ediyorsa hem G, hem de G gözlemisi sarkaın periyodunu T olarak ölçer. Araın hızı ışık hızıyla kıyaslanabilir bir büyüklüğe çıktığında G gözlemisi sarkaın periyodunu T den büyük bir değer olarak ölçer. Araın hızı olursa G gözlemisi periyoda sonsuz der. Yanıt D dir.

12 Ünite 5 Modern Fizik ? G Uzay araının hızı < ise,, 0 olur. hızı hızına yaklaştıka etelin uzunluğu kısalır olduğundan, 0 olur. G gözlemisi uzay araına bakarken etelin boyunu şekildeki gibi çizer. boy 0 hız Yanıt D dir. Nihat Bilgin Yayınılık

13 ÖZEL GÖRELİLİK Test ün Çözümleri. Uzay araındaki gözleminin ölçtüğü zaman t 0 dakikadır. Yerdeki gözleminin ölçtüğü zaman t.t 0 bağıntısı ile bulunur. Buradan; γ ( ) bulunur. t.t 0. 6 dakika Yanıt D dir. 5 dakika t? t 5 ( ) 5 5 t 5 dakika 8 bulunur. O hâlde G gözlemisi saatin :5 olduğunu görür.. Nihat Bilgin Yayınılık G G Işık hızıyla kıyaslanabilir hızla hareket eden bir araçtaki saat, durgun referans noktasına göre daha yaaş çalışır. Uzay araının içindeki G gözlemisinin ölçtüğü zaman t 0, daki G gözlemisinin ölçtüğü zaman t olmak üzere; t bağıntısı ile bulunur.. Gözleminin hızı ışık hızıyla kıyaslanabilir büyüklükte ise önünden geçilen nesneler hareket doğrultusunda kısalır. Hareket doğrultusu nesneye dik yönde ise kısalma olmaz. Sorumuzdaki binanın yüksekliği hareket yönüne diktir. Bu nedenle her üç ölçümde de binanın yüksekliği değişmez. yükseklik 0

14 Ünite 5 Modern Fizik. Momentumu P olan bir parçaığa eşlik eden de Broglie dalga boyu; h m P bağıntısıyla bulunur. Buradan; - 6, m 0 -, 0 metre bulunur. 8. Fizik yasaları tüm eylemsiz referans sistemlerinde aynıdır. Yani sabit hızla hareket hâlinde olan bir araçta yapılan bir deneyin sonuçları laboratuarda yapılan aynı deneyin sonuçları ile özdeştir.. Öğreni laboratuardaki deneyini t 0 dakikada bitiriyor. 0,6 hızıyla hareket eden gözlemiye göre geçen süre t 0 olmak üzere; 5. Mekanik, modern fiziğin alt alanlarından biri değildir. Mekanik, klasik fiziğin dallarından biridir. 6. Bir nesnenin eylemsiz referans sistemi olabilmesi için yu durması ya da sabit hızla hareket etmesi gerekir. Eğer bir sistem imeli hareket yapıyorsa eylemsiz referans sistemi değildir. Nihat Bilgin Yayınılık t ( ) 0 0, 6 0 0, 8 6 dakika bulunur. Buna göre I e II ile erilenler eylemsiz referans sistemidir. III. önülde erilen UFO nun hızı sürekli arttığı için eylemsiz referans sistemi değildir. 0. X I ıflık 0, 0,5 Y Z 0,8 7. Özel Göreliliğin. prensibine göre Fizik yasaları, tüm eylemsiz referans sistemlerinde aynıdır. Özel Göreliliğin. prensibine göre Işığın boşluktaki hızı tüm referans sistemlerinde aynıdır. Buna göre III numaralı önülle erilen bilgi Özel Görelilik teorisinin ortaya koyduğu bir sonuç değildir. Eğer bir gözlemi ışık hızıyla hareket edebilseydi bu gözlemi, ışık demetinin kendisinden hızıyla uzaklaştığını ölçerdi. Bu ifade, Einstein in Özel Görelilik teorisinin. arsayımıdır. Özel Göreliliğin. arsayımına göre ışığın boşluktaki hızı tüm referans sistemlerinde aynıdır. Yani boşlukta ışığın hızı sabittir e eylemsiz referans sistemlerinin birbirine göre hareketinden bağımsızdır. Bu nedenle X Y Z olur.