Atomların Kuantumlu Yapısı

Atomların Kuantumlu Yapısı Yazar Yrd. Doç. Dr. Sabiha AKSAY ÜNİTE 4 Amaçlar Bu üniteyi çalıştıktan sonra, Atom modellerinin yapısını ve çeşitlerini, Hidrojen atomunun enerji düzeyini, Serileri, Laser ve yayınım olayını öğrenmiş olacaksınız. İçindekiler Giriş 61 Atom Modelleri 61 Bohr Atom Modeli 63 Enerji Düzeyleri ve Spektrumlar 66 Laser 69 Özet 71 Değerlendirme Soruları 72 Yararlanılan ve Başvurulabilecek Kaynaklar 73

Çalışma Önerileri Üniteyi okurken, Ünite 2'ye bakmanız yararlı olacaktır. Daha geniş bilgi için, ünite sonundaki kaynaklara başvurunuz. ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ

ATOMLARIN KUANTUMLU YAPISI 61 1. Giriş Atomların yapısı, bilimsel gelişmeler içinde her zaman ilgi odağı olmuştur. Bu nedenle bilimsel gelişmeler ışığında atomlara ait modeller oluşturulmuştur. Tarihi gelişmeler süresi içinde atom modelleri; Thomson modeli, uydu modeli (Rutherford modeli), Bohr modeli ve Kuantum mekaniksel model (dalga modeli) olarak sıralanabilir. Bunlardan Bohr atom modeli enerji düzeyleri ve spektrum çizgilerinin açıklanmasında başarı sağlamıştır. Laser sözcüğü "Light Amplification by Stimulated Emisssion of Radiation", uyarılma ile yayınlamada ışık yükseltilmesi anlamına gelen İngilizce kelimelerin baş harflerinden türetilmiştir. Laserin temel yapısı ve prensipleri oldukça basit olmakla birlikte, günümüzde hergün laser ışığının yeni uygulama alanları ortaya çıkmaktadır. 2. Atom Modelleri Thomson modeli, ikiye kesilerek bölünmüş karpuz görünümünde olup, karpuzun çekirdekleri elektronları (-) yükleri, etkalınlığı ise (+) yük dağılımını göstermektedir (Şekil 4.1). elektronlar pozitif yük Şekil 4.1: Thomson Atom Modeli Kısa zamanda Thomson modelinin gerçeği yansıtmadığı anlaşılmış ve yerini uydu modeline (Rutherford modeline) bırakmıştır. Klasik olarak uydu modelinin, merkezde pozitif yüklü, yoğun bir çekirdek ve etrafındaki yörüngelerde dolaşan elektronlardan oluştuğu kabul edilmektedir. Burada etkili kuvvetler (+) ve (-) yüklerin Coulomb çekim kuvveti; Sir Joseph John Thomson (1856-1940): Nobel ödülünü 1906'da alan İngiliz fizikçidir. Daha çok elektronu keşfeden fizikçi olarak tanınır. F e = k e 2 ve merkezcil kuvvet; r 2 (4.1) F mk = m e V n 2 r (4.2) AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ

62 ATOMLARIN KUANTUMLU YAPISI olarak verilir. Elektronun çekirdek etrafında kararlı bir yörüngede dolanabilmesi için bu iki kuvvetin eşit olması gerekmektedir. Bu iki eşitlikten elektronun çekirdek etrafındaki hızı için; V n = m ke2 1/2 e r (4.3) ifadesi bulunur. Burada k, SI birim sisteminde k = 1 4π ε 0 = 9. 10 9 N. m 2 C -2 ile verilen Coulomb sabitidir. Uydu modelinde elektronun toplam enerjisi; E = 1 2 m V 2 + - k e 2 r (4.4) ile verilir. Eşitlik (4.3) den v 2 nin değeri eşitlik (4.4) de kullanılıp gerekli düzenleme yapılırsa; E = - 1 2 k e 2 r (4.5) elde edilir. Hidrojen atomunda r = 0,53 A = 5,3. 10-11 m kullanıldığında, atom için toplam enerji; E = - 13,6 ev olarak bulunur. Bu da mutlak değer olarak hidrojen atomunun iyonlaşma enerjisidir. ÖRNEK 4.1: ÇÖZÜM : Hidrojen atomunda a) elektronun yörünge hızını b) bu hıza karşılık gelen frekansı ve bunun elektromanyetik dalgaların hangi bölgesine düştüğünü hesaplayanız? a) Eşitlik (4.3) 'den b) v = k e 2 1/2 = 2,2. 10 6 m/s m e r ν = w 2π = v 2π r = 2,2. 10 6 = 1,7. 2π. 5,3. 10-11 1016 Hz Dalga boyu λ = c = 200 A ν Bu hıza karşılık gelen frekans değeri elektromanyetik spekturumda mor ötesi bölgeye düşer. ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ

ATOMLARIN KUANTUMLU YAPISI 63 Bu düşünce ve sonuçlardan Uydu modelinin iki yetersizliği, 1) Elektronun frekansı mor ötesi bölgeye düşmesine rağmen, hidrojen atomunun bazı spektrum çizgileri görünür bölgededir. 2) Elektron merkezcil kuvvet etkisinden dolayı merkezcil ivmeye sahip olmalıdır. Klasik düşünceye göre ivmeli hareket eden bir cisim ışıma yapmalıdır. Işıma yapan elektron ise enerji kaybederek çekirdeğe doğru spiral bir yörünge çizmek suretiyle, çekirdeğin üzerine düşmelidir. Halbuki böyle bir durum gözlenmemektedir. Bu iki yetersizlik, bu atom modelinin bırakılmasına neden olmuştur. 3. Bohr Atom Modeli Bohr atom modeli klasik anlayışla oluşturulmakla birlikte, bu model kararlı yörüngelerde açısal momentumun kuantumlu olacağını kabul etmesi ve dolayısıyla bir kuantum şartını da gözönüne alması bakımından yarı klasik model olarak da adlandırılır. Bu model, Thomson ve Rutherford modellerindeki eksiklikleri giderdiği sonucundan ortaya atılmıştır. Fakat sonradan Bohr modelininde cevap veremediği durumlar olduğu görülmüştür. Bohr atom modeli, temel atom yapısı olan hidrojen atomuna özgü bir modeldir. Bohr, atom modelini kurarken Rutherford'un çekirdek etrafında dolanan elektronlardan oluşan atom modelini kabullendi. Bu kabulden yola çıkarak modelin yetersizliklerini ortadan kaldırdığını düşündüğü üç varsayım ortaya koydu. Niels Bohr (1885-1962): Danimarka'lı bir fizikçidir. İlk kuantum modelini önerdi. Atomların yapısı ve atomlardan yayılan ışınım üzerine çalışmaları için 1922'de fizikte Nobel ödülünü kazandı. Atomdaki elektronlar, ışıma yapmadan belirli yörüngelerde hareket ederler. Elektronun yörünge açısal momentumu L = m ν r kararlı seviyelerde kuantumludur yani; L = m v r = n H = n h 2π n= 1, 2, 3,... (4.6) eşitliğiyle verilen belirli değerlere sahiptir. Bu varsayımdan görüldüğü gibi, bir kuantum kavramı içermekte, model modern (klasik olmayan) bir anlam da kazanmaktadır. h/2π ifadesi SI birim sisteminde; H = h 2π = 1,055. 10-34 J. s değerindedir. AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ

64 ATOMLARIN KUANTUMLU YAPISI Elektronlar, yalnız düşük enerji seviyesine geçerken enerji kaybederek foton salarlar. Elektronun başlangıç enerjisi E i ve son enerjisi E s ise, enerjinin korunumundan yayınlanan fotonun frekansı; ν = E i - E s h (4.7) ile belirlenir. Bu üç varsayımdan, +Ze yüklü çekirdeğe ve bunun etrafında r yarıçaplı yörüngede dolanan bir elektrona sahip atomu gözönüne alırsak Şekil 4.2'deki durum ortaya çıkar. Çekirdeğin kütlesi elektronun kütlesinden çok büyük olduğundan, bu durumda çekirdek hareketsizmiş gibi düşünülebilir. m (e - ) + Ze r Şekil 4.2: Bohr Atomu +Ze yüklü çekirdekle -e yüklü elektron, elektrostatik kuvvetle elektronun yörüngede kalmasını sağlar. Çünkü r yarıçaplı yörüngede yaptığı dairesel hareketten dolayı elektrona etkiyen merkezcil kuvvet elektrostatik kuvvete eşit olmaktadır. Bu eşitlik; k = Z e 2 = r m ν 2 r olarak belirlenir. Bu eşitlikten elektronun kinetik enerjisi; (4.8) K = 1 2 m ν 2 = k Z e 2 (4.9) 2 r olarak elde edilir. Sonuç olarak elektronun kinetik enerjisinin dairesel yörüngenin yarıçapına bağlı olduğu görülür. Klasik fizikte bütün yarıçapların mümkün olabileceği söylense de kuantum mekaniksel görüşe göre durum böyle değildir. Elektrona eşlik eden dalganın dalga boyu λ ise de Broglie hipotezine göre momentumu p olan elektron için dalga boyu λ = h/p olmalıdır. İkinci Bohr varsayımında kuantumlanma olayı, elektronların yörünge yarıçaplarında, hızlarında ve enerjilerinde de ortaya çıkar. Yörüngede dolanan bir elektrona bağlı koordinat sisteminde elektron, Coulomb kuvveti ve merkezcil kuvvetin etkisi altında dengededir. Eşitlik (4.1) ve (4.2)'yi birbirine eşitlersek, buradan r yarıçapı için; ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ

ATOMLARIN KUANTUMLU YAPISI 65 r = k e 2 m e ν n 2 (4.10) bulunur. mνr = nh (eşitlik 4.6) Bohr kuantumlanma koşulunu eşitlik (4.10) 'da kullanırsak hız için; ν n = 1 n k e 2 H (4.11) elde ederiz. Bu eşitlikte n = 1 için v 1 = k e 2 /H değeri bulunur. Diğer hızlar birinci yörüngedeki hız cinsinden yazılırsa; v n = ν 1 n (4.12) biçiminde kuantumlanmış olmaktadır. Kısaca hidrojen atomunun Bohr modelinde hızlar, yörüngelerde v 1, v 1 2, v 2 3,... v 1 n şeklinde kuantumludur denir. Bohr modeli ikinci varsayımından, açısal momentumun kuantumlanma koşulu eşitlik (4.6) 'dan ν değeri çekilip karesi alınırsa; v n 2 = n2 H 2 m e 2 r n 2 bulunur. Bu denklemde v n 2 yerine eşitlik (4.10) 'dan değeri yazıldığında; r n = n 2 H 2 m e k e 2 elde edilir. n = 1 için birinci yörüngenin yarıçap ifadesini; r 1 = H 2 m e k e 2 = a 0 = 0,53 A = 5,3. 10-11 m elde ediriz. Bu değer Bohr yarıçapı olarak bilinir. Diğer yarıçaplar; r n = n 2 a 0 (4.13) ile belirlenir. Buna göre hidrojen atomunun Bohr modelinde yörünge yarıçapları n = 1, 2, 3,... için sırasıyla; 4a 0, 9a 0, 16a 0,... n 2 a 0 şeklinde kuantumlanmış olmaktadır. AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ

66 ATOMLARIN KUANTUMLU YAPISI ÖRNEK 4.2: Hidrojen atomunda n = 2 durumu için yarıçapı hesaplayınız? ÇÖZÜM : Eşitlik (4.13) 'den r n = n 2 a 0 r 2 = 2 2 (5,3. 10-11 m) r 2 = 2,12. 10-10 m? olarak bulunur. Hidrojen atomunun n = 3, 4 durumları için yarıçap değerlerini hesaplayınız. 4. Enerji Düzeyleri ve Spektrumlar Mümkün olan çeşitli yörüngeler, farklı elektron enerjileri içermektedir. Hidrojen atomunun enerji düzeyi; E n = - m e 4 1 n= 1, 2, 3,... (4.14) 2 8 ε 0 h 2 n 2 olarak verilir. Bunlar Şekil 4.3'te işaretlenmiştir. Bu enerjiler elektronun atomdan kaçacak yeterli enerjiye sahip olmadığını belirleyen negatif değerlerdir. En düşük enerji düzeyi E 1 'e atomun kararlı durumu ve yüksek düzeylere de (E 2, E 3,...) uyarılmış durumlar denir. n kuantum sayısı arttıkça, buna karşılık gelen E n enerjisi gittikçe sıfıra doğru yaklaşır n = sınır değerinde E = 0 olur ve elektron artık bir atom oluşturmak için çekirdeğe bağlı değildir. serbest elektron n = 0 enerji, J enerji, ev 0 uyarılmış durumlar n = 5 n = 4 n = 3 0.87 x 10-19 1.36 x 10-19 2.42 x 10-19 0.54 0.85 1.51 n = 2 5.43 x 10-19 3.40 temel durum n = 1 21.76 x 10-19 13.6 Şekil 4.3: Hidrojen Atomunun Enerji Düzeyleri ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ

ATOMLARIN KUANTUMLU YAPISI 67 Hidrojen atomunda, ayrık enerji düzeylerinin varlığı, çizgi spekturumları ile bir ilişkiyi akla getirmektedir. Her spektrum belli dalga boylarını içermektedir. Çizgi spektrumları ile ortaya çıkan enerji düzeyleri, atomik enerji düzeyleri ile aynıdır. Balmer tarafından hidrojen spektrumunda gözlenen dalga boyları; 1 λ = R 1 n - 1 2 2 s n i olarak deneysel verilerle ortaya çıkarılmıştır. Rydberg sabiti olarak bilinen R değeri; R = 1,097. 10 7 m -1 = 1,097. 10-3 A n= 3, 4, 5 (4.15 ) olarak hesaplanmıştır. Eşitlik (4.15) uyarılmış hidrojen atomlarından salınan ışımanın yalnızca belirli dalga boyları içermesi gerektiğini ifade eder. Bu dalga boyları elektronun son enerji düzeyinin kuantum sayısına (n s ) bağlı olan belirli seriler içine düşmektedir. Foton olarak salınabilecek bir enerji fazlalığının varolması için, bütün durumlarda ilk kuantum sayısı olan n i 'nin son kuantum sayısı olan n s 'den daima büyük olması gerekir. Var olan beş seri için elde edilen formüller; n s = 1 1 λ = R 1 1 2-1 n 2 n s = 2 1 λ = R 1 2 2-1 n 2 n s = 3 1 λ = R 1 3 2-1 n 2 n s = 4 1 λ = R 1 4 2-1 n 2 n s = 5 1 λ = R 1 5 2-1 n 2 n= 2, 3, 4,... Lyman n= 3, 4, 5,... Balmer n= 4, 5, 6,... Paschen n= 5, 6, 7,... Brackett n= 6, 7, 8,... Pfund dir. Bu serilerden, Lyman serisi mor ötesine, Balmer serisi görünür bölgeye, Paschen, Brackett ve Pfund serileri ise kırmızı altı ve daha uzun dalga boylu bölgelere düşmektedir. Hidrojenin spektrum serileri dalga boyları cinsinden Şekil 4.4'te çizilmiştir. Brackett serisi, Paschen ve Pfund serileri üzerine binmektedir. AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ

68 ATOMLARIN KUANTUMLU YAPISI 50,000 Å 20,000 Å 10,000 Å Pfund serisi Brackett serisi Paschen serisi 5,000 Å Balmer serisi 2,500 Å 2,000 Å 1,500 Å 1,250 Å 1,000 Å Lyman serisi Şekil 4.4: Hidrojenin Spektrum Serileri ÖRNEK 4.3: Hidrojen atomunun Balmer serisi için ilk iki çizginin dalga boylarını hesaplayınız. ÇÖZÜM : 1 λ = R 1-1 2 2 n 2 formülünden 1 = 1,097.10 7 1 λ - 1 3 2 2 3 2 λ 3 = 655,8 nm (kırmızı ötesi) 1 = 1,097.10 7 1 λ - 1 4 2 2 4 2 λ 4 = 486,2 nm (mavi)?? Hidrojen atomunun Balmer serisi için beşinci çizginin dalga boyunu hesaplayınız. Hidrojen atomunun Paschen serisi için ilk üç çizginin dalga boylarını hesaplayınız. ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ

ATOMLARIN KUANTUMLU YAPISI 69 5. Laser Etkilenmiş ışıma olayında uyarılmış atomlar üzerine gönderilen bir ışın demeti, atomların aynı frekansta fotonlar yayınlayarak gelen ışımayı daha da güçlendirmesine yol açar. Laser aygıtında, belirli bir frekanstaki ışıma güçlendirilmiş olarak ortaya çıkar. Laser kelimesi "Laser Amplification by Stimulated Emission of Radiation" (Etkilenmiş ışıma yayınıyla ışığın güçlendirilmesi) ifadesinde yer alan kelimelerin ilk harflerinden meydana gelir. Etkilenmiş ışımada atomlardaki yük salınımları dış kaynağın frekansıyla eş uyumludur. Geçiş esnasında yayınlanan ışın ile onu etkileyen ışın aynı fazdadır. Yayınlanan fotonların bu eşuyumu sonucu çıkan ışık dalgası sinüssel bir dalga olarak ortaya çıkar. Bu normal ışık kaynaklarından gelen ışığın yapısından farklıdır. Bir ışık kaynağındaki (lamba) atomların yayınladığı fotonlar birbirine göre rastgele fazlarda dağılım gösterirler. Atomdaki bir elektron, iki enerji düzeyi arasında ν frekanslı bir foton salarak veya soğurarak geçiş yapar. Atom sisteminde iki düzey arasındaki elektron geçişini incelersek (Şekil 4.5), birinci durumda E 1 alt enerji düzeyinde bulunan bir elektron, E 2 üst enerji düzeyine E 2 - E 1 enerjisine sahip fotonu soğurarak çıkar. h ν Taban Durum Durum E 2 E Uyar lm fl Uyarılmış Durum E 2 E 1 E 1 Önce Sonra Şekil 4.5: İki Düzey Arasında Elektron Geçişi. E İki Düzey Arasındaki Enerji Farkıdır. İkinci durumda, E 2 üst enerji düzeyinde bulunan bir elektron, bir foton yayarak taban durumuna inebilir. Bu yayınım olayı iki durumda meydana gelir. Kendiliğinden yayınım: E 2 üst enerji düzeyinde bulunan bir elektron, keyfi bir şekilde E 1 alt enerji düzeyine geçebilir. Uyarılmış yayınım: Elektron E 2 - E 1 enerjisine sahip bir foton tarafından tetiklenmeye uğrar. Soğurma ve yayınım yöntemleri şekil 4.6'da görülmektedir. Normal olarak, kendiliğinden meydana gelen yayınımın gelme olasılığı, uyarılmış yayınımın meydana gelme olasılığından çok daha fazla olduğundan, uyarılmış durumların meydana getirilmesi daha azdır. Kendiliğinden yayınım olmadan önce, bir elektronun uyarılmış durumda kaldığı ortalama süre, uyarılmış durumun yarı ömrü (τ 21 ) adını AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ

70 ATOMLARIN KUANTUMLU YAPISI alır. Buradaki indis değeri, elektronun enerji düzeylerini kullanma süresini göstermektedir. lk ilk durum Son durum Uyar lm fl Uyarılmış So urma soğurma (a) Kendili inden Kendiliğinden Yayınım Yay n m (b) Uyarılmış Uyar lm fl Yay n m Yayınım (c) Şekil 4.6: Enerji Düzeyleri a) Soğurma b) Kendiliğinden yayınım c) Uyarılmış Yayınım Soğurucu bir ortamın içinden geçen monokromatik ışınımı gözönüne alırsak, ışınım şiddetindeki değişme miktarı, uzunluğun fonksiyonu olarak; I(x) = I (x + x) - I(x) (4.16) biçiminde yazılır. Homojen bir ortamda, ışınım şiddetindeki değişim miktarı I(x), yerdeğiştirme miktarı x ve I(x)'in ikisiyle de orantılıdır. Bu da; I(x) = -α I(x) (x) (4.17) olacaktır. Bu eşitlikte α orantı sabitine soğurma katsayısı denir. α pozitif değere sahiptir ancak negatif işaret alması soğurmadan dolayı ışınım şiddetindeki azalmayı göstermektedir. Eşitlik 4.17'yi diferansiyel denklem şeklinde yazacak olursak; d I(x) = -α I(x) dx olur ve düzenlenmiş şekliyle; I = I 0 e -αx (4.18) eşitliği elde edilir. Burada I 0 gelen ışığın şiddetini göstermektedir. ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ

ATOMLARIN KUANTUMLU YAPISI 71 İlk laserin 1960 yılında geliştirilmesinden bu yana laser teknolojisinde çok büyük gelişmeler olmuştur. Laser teknolojisinin önemli derecede gelişmesi, laser ışığına özgü bazı özelliklerin kullanıldığı geniş bir alanda bilimsel ve teknolojik uygulamaları da hızlandırdı. Bu özellikler, laser ışığının üretilmesinde kullanılan yöntemin normal ışığın üretilmesinde kullanılandan farklı olmasından ileri gelmekte dir. Son yıllarda yapılan laser sisteminde, laser malzemesi olarak çok çeşitli gazlar, katılar veya sıvılar kullanılmaktadır. Bu sistemler ya sürekli ya da pulslu tek renkli demetler ışıyacak biçimde ve optik spektrumunun geniş bir bölgesinde (mor ötesi, görünür ve kızıl ötesi) mikrowattlardan megawattlara kadar değişen çıkış güçlerinde çalışacak şekilde planlanabilir. Bir laser sistemi bu özelliklerin hepsine birden sahip değildir. Sistemin seçimi dalga boyu, güç mertebesi ve uygun diğer değişkenler, kullanılacağı özel uygulamanın şartlarına göre yapılır. Pek çok uygulamalarda önemli olan, değiştirilebilir güçlerde laser enerji çıkışı, laser sistemine elektrik girişinin kontrol edilmesiyle sağlanır. Özet Çok eski zamanlarda atomlar maddenin parçalanmayan temel yapı taşları olarak düşünülüyordu. 20. yüzyıl başlarındaki araştırmalar, atomun temel bir parçacık olmadığını proton, nötron ve elektron gibi yapı taşlarından oluştuğunu gösterdi. Bohr atom modeli, atomik hidrojenin ve hidrojene benzer iyonların spektrumunu açıklamada başarılıdır. Bohr atom modelinin üç varsayımı; Atomdaki elektronlar, belirli yörüngelerde ışıma yapmadan hareket ederler. Kararlı seviyelerde açısal momentum kuantumludur. Elektronlar, ancak kararlı seviyeler arasında geçiş yaparken ışıma yapabilirler. şeklindedir. Bohr atom modeline göre hesaplanan enerji düzeyleri, hidrojen atomunun gözlenen spektrumu ile tam bir uyum içindedir. Uyarılmış hidrojen atomlarından salınan ışımanın yalnızca belirli dalga boyları içermesi gerekmektedir. Mevcut olan serilerden Lyman serisi mor ötesi, Balmer serisi görünür bölgeye, Paschen, Brachett ve Pfund serileri ise kırmızı altı ve daha uzun dalga boylu bölgelere düşmektedir. Laser, uyarılma ile yayınlamada ışık yükseltilmesi anlamına gelir. Teknolojiye ve bilime katkısı olan buluşlardan biri "Laser"dir. Laser ışığının, diğer ışık kaynaklarının yaydığı ışık dalgalarından farklılığı, monokromatik ve aynı fazlı olmasıdır. Bu nedenle laser ışığının gücü oldukça fazladır. Günümüzde laserlerin kullanım alanları hızla artış göstermektedir. AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ

72 ATOMLARIN KUANTUMLU YAPISI Değerlendirme Soruları 1. Thomson modelinin yetersizliği hangi modeli ortaya çıkarmıştır? A. Balmer B. Rutherford C. Bohr D. Pfund E. Dalga 2. Bohr atom modelinin klasik görüşle oluşmasına rağmen, tek elektronlu hidrojen atomunun yapısını iyi açıklamasının nedeni nedir? A. Elektronun ivmeli hareket etmediğini öne sürmesi B. Modelin uydu modeli olması C. Rutherford saçılmasının sonuçlarını kabul etmesi D. Elektronun, açısal momentumu kuantumlu olacak biçimde kararlı yörüngelerde hareket ettiğini kabul etmesi E. Elektronun sadece alçak enerji seviyesine geçerken enerji kazanmasını kabul etmesi 3. Elektronun kinetik enerjisi aşağıdakilerden hangisine bağlıdır? A. Kütle B. Coulomb sabiti C. Yörünge yarıçapı D. Elektron yükü E. Atom sayısı 4. Hidrojen atomunda elektron n = 2 enerji durumundan taban durumuna bir geçiş yaparsa, yayılan fotonun dalga boyu ve frenkansı ne olur? A. 121,5 nm; 2,47.10 15 Hz B. 130,5 nm; 4,5.10 15 Hz C. 135,5 nm; 5,5.10 15 Hz D. 140,5 nm; 6,0.10 15 Hz E. 150,0 nm; 7,0.10 15 Hz 5. Foton olarak salınabilecek bir enerji fazlalığının var olması için aşağıdaki koşullardan hangisinin gerçekleşmesi gerekir? A. n i = n s B. n i < 1 < n s C. n i < n s D. n i > n s E. n i = n s = 0 ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ

ATOMLARIN KUANTUMLU YAPISI 73 6. Balmer serisinde yayınlanan en kısa dalga boylu fotonun dalga boyu nedir? A. 300 nm B. 310.6 nm C. 364.6 nm D. 370 nm E. 250 nm 7. Lyman serisi hangi elektromanyetik spektrum bölgesinde çizgiler gösterir? A. Morötesi B. Mor C. Görünür D. Kırmızı E. Kırmızı altı 8. "n" kuantum sayısı arttıkça; A. En negatif değer alır B. En sıfır değer alır C. En çekirdeğe bağlanır D. En sonsuz değer alır E. Sabit kalır 9. Laser ışığını diğer ışık kaynaklarından ayıran özellik nedir? A. Uygulama alanlarının fazla olması B. Laser fotonlarının taşıdığı enerjiden yararlanılması C. Aktif ortamda gruplandırılabilmesi D. Monokromatik ve aynı fazlı olması E. Farklı fazda olması 10. Kendiliğinden yayınım olayı aşağıdakilerden hangisi ile tanımlanır? A. Elektronun üst seviyeden alt seviyeye inerken E 2 - E 1 enerji farkından daha az enerjili foton yayınlanması B. Üst enerji seviyesindeki elektronun E 2 - E 1 kadar enerjili bir foton soğurması C. Alt enerji seviyesindeki elektronun E 2 - E 1 kadar enerjili bir foton tetiklemesi D. Üst enerji seviyesinde bulunan bir elektronun tamamen keyfi bir şekilde kendiliğinden alt enerji seviyesine E 2 - E 1 enerjili foton salarak inmesi E. Elektronun üst seviyeden alt seviyeye inerken E 2 - E 1 enerji farkından daha fazla enerjili foton yayınlanması Yararlanılan ve Başvurulabilecek Kaynaklar Anadolu Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi, Lisans Tamamlama Programı; Atom ve Çekirdek Fiziği, ETAM Ofset, Eskişehir: 1991. AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ

74 ATOMLARIN KUANTUMLU YAPISI Anadolu Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi, Lisans Tamamlama Programı; Modern Fizik, ETAM Ofset, Eskişehir: 1991. Aygün, Erol ve D.Mehmet Zengin; Kuantum Fiziği, Bilim Yayınevi, Ankara: 1994. Aygün, Erol ve D.Mehmet Zengin; Atom ve Molekül Fiziği, Yüksel Matbaası, Ankara: 1995. Beiser, Arthur; Çağdaş Fiziğin Kavramları, Diyarbakır Üniversitesi Basımevi: 1982. Brandsden, B.H. ve Joachain, C.J.; Atom ve Molekül Fiziği, Ondokuz Mayıs Üniversitesi Yayınları, Samsun: 1989. Serway, Raymond A.; Fen ve Mühendislik İçin Fizik, Palme Yayıncılık, Ankara: 1996. Değerlendirme Sorularının Yanıtları 1. B 2. D 3. C 4. A 5. D 6. C 7. A 8. B 9. D 10. D ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ