Ik nedir Nasl oluur Istlan bir demir metali

Işık nedir? Nasıl oluşur? Isıtılan bir demir metali önce kırmızı sonra sarı sonra beyaz ışık yayar. Isıtılan maddeler ışık yayar…. 1

Bohr atom teorisine göre ışık oluşumu. . Üst enerji durumundaki elektron ışık enerjisi vererek alt enerji durumuna geçer. Işık dalgalar şeklinde ilerleyen bir enerjidir. 2

Işığın dalga karakteri: Işık elektromanyetik teori ile açıklanır Elektromanyetik teori, elektrik ve manyetik kökenli etkileşimleri birleştiren ve bu etkileşmeleri inceleyen bilim dalıdır. 1894’de James Clerk MAXWELL’ tarafından geliştirilmiştir. Işığın dalga karekterini anlamak için dalgaların özelliklerini bilmek gerekir… 3

Dalga, uzayda yayılan ve enerjinin taşınmasına yol açan titreşime verilen isimdir. Dalgalar, mekanik ve elektromanyetik dalgalar olmak üzere başlıca iki tiptir. Mekanik dalgalara örnek; ses dalgaları, su dalgaları ve tanecik dalgalarıdır. Bu dalgaların yayılması için fiziksel bir ortam olmalıdır. Yani; hava molekülleri, su molekülleri ve tanecikler titreşmelidir. Elektromanyetik dalgaların yayılması için bir ortam gerekmez. Örnek: görünür ısık, radyo dalgaları, televizyon sinyalleri, ve x- ısınları sayılabilir. 4

Dalgaların matematiksel ifadesi Dalgalar matematiksel olarak bir harmonik dalga fonksiyonu ile tanımlanır. Bir sicimde harmonik dalga varsa sicim her an sinüs fonksiyonu şeklindedir. Elektromanyetik radyasyon basit bir harmonik dalga olarak düşünülebilir. y =Asin (2 v t + ) 5

Dalgaların çakışması (girşimi) : Faz farkı olmayan (yani 1 - 2 0 o) dalgalar etkileşerek birbirini kuvvetlendirir Aralarında 1800 faz farkı olan (yani 1 - 2 1800 veya 1800 3600’nin tam katları olan) iki dalga etkileştiklerinde birbirlerini tamamen yok ederler. (a) ( 1 - 2) 00 (b) ( 1 - 2) 1800. A 1 A 2, 1 2 olan iki sinüsoidal dalganın girişimi. 6

Genlikleri farklı olan iki sinüsoidal dalganın girişimi. (a) A 1 < A 2, 1 2, ( 1 - 2) - 200 (b) A 1 < A 2, 1 2, ( 1 - 2) -2000. (Girişim yapan dalgalar kesikli, girişim sonucu oluşan dalga düz çizgi) 7

Aynı genlikte farklı frekanstaki iki dalganın girişimi a) Frekansı 1 (periyodu 1/ 1) olan dalga; b) Frekansı 2 (periyodu 1/ 2) olan dalga; c) Dalga 1 ve dalga 2’nin girişimi ile oluşan yeni dalga modeli Oluşan dalga bu durumda sinüzoidal değildir, fakat yine periyodiktir. 8

Dalgaların kırınımı Kırınım: Doğrusal olarak yayılan paralel dalga demetinin sivri bir uç veya ince bir aralıktan geçerken bükülmesidir. Sivri uç veya aralığın kendisi bir ışıma kaynağı gibi davranır. 9

Işının kırınımı ve girişimi Bir ışıma kaynağından gelen paralel ışıma demeti, dar bir aralıktan (A) geçer ve kırınıma uğrayarak B ve C aralığını aydınlatır. Bu aralıktan geçen ışık bir perde üzerine düşürülürse, monokromatik ışık (tek dalgaboylu) perde üzerinde aydınlık ve karanlık; polikromatik (birden çok dalgaboyu içeren farklı renkte bölgeler oluşturur. 10

11

12

Karanlık ve aydınlık noktaların nedeni nedir? D noktasına gelen |BD| ve |CD| ışıma demetlerinin arasında |CF| kadar bir yol farkı vardır. 13

Yol farkı |CF| şu şekilde bulunabilir kırınım açısıdır BCF üçgeni, çok büyük yaklaşıklıkla DOE üçgenine benzer kabul edilir. CBF açısı kırınım açısına eşit olur. |CF| |BC| sin Bu deneyde karanlık ve aydınlık noktaların oluşumu iki ışın demetinin girişim yapmasıdır. Girişim yapan dalgalar birbirini kuvvetlendirir veya yok eder. Yol farkı dalga boyunun tam katları şeklinde ise tam aydınlık noktalar elde edilir. n BC sin (n, girişim mertebesi olarak adlandırılan bir tam sayıdır. ) 14

Kırınım ve girişim olayı ışının dalga karakterli olduğunu gösterir. Işık birbirine dik bir elekriksel alan dalgası ve bir manyetik alan dalgasından oluşur ve dalgalar şeklinde ilerler. Bu nedenle ışınlara elektromanyetik dalgalar denir. Işının dalga yapısı incelenirken kolaylık olsun diye manyetik alan dalgası dikkate alınmaz 15

Elektomagnetik ışıma sadece elektriksel bileşeni ile gösterilebilir. 16

Elektromanyetik dalgaların tanımlanması (karakterizasyonu) (ışınlar) Elektromanyetik dalgaları tanımlamak ve onların özelliklerini belirlemek için dalga parametreleri adı verilen büyüklükler kullanılır. Bunlar; Dalgaboyu (λ): İki tepe noktası arasındaki mesafedir. Birimi (m) Dalga sayısı (ν): Birim usunluktaki dalga sayısı. Birimi (m-1) Frekans (ν): Bir saniyede belirli bir noktadan geçen dalga sayısıdır. (s-1 , Hz) Genlik (A) : Elektrik vektörünün en uzun olduğu uzaklık. Periyot (p) : Dalga hareketinin oluşması için gerekli olan zamandır. Birimi saniyedir (s). Hız (c): Elektromanyetik dalgaların boşluktaki hızları aynıdır ve ışık hızı olarak bilinir c = 3 x 10 8 m/s Enerjisi: E= h ν 17

Dalga parametreleri arasındaki ilişki ν=c/λ ν = 1/λ E=hν E = mc 2 h ν =h c/λ = mc 2 = h/mc λ: taneciğin dalga boyu h: Planck sabiti m: taneciğin kütlesi v: taneciğin hızı 18

Elektromanyetik dalgaların sınıflandırılması (elektromanyetik spektrum) 19

20

Işının tanecikli yapısı (Fotoelektrik olay) Metalik bir yüzey üzerine yeterince enerjili bir ışın düştüğünde yüzeyden elektronlar kopar. Bu olay ışının tanecik yapısını gösterir. 21

22

Fotonun enerjisi = h Elektronun bağlanma (tutunma) enerjisi = W Kopan (fırlayan) elektronun kinetik enerjisi = Ek h Ek + W bağıntısı vardır. Işımanın şiddetinin (foton sayısının) artması ise sadece fırlatılan elektron sayısını arttırır, tek elektronun enerjisini değiştirmez. Kısa dalga boylu ışımayla (mavi) fırlatılan elektronlar uzun dalga boylu ışımayla (kırmızı) fırlatılanlardan daha yüksek enerjilidir. Mavi ışığın enerjisi kırmızı ışıktan daha fazladır 23

Işık: Dalga ve tanecik modeli ile açıklanır. Elektromanyetik ışımanın dalga ve tanecik olmak üzere iki karakteri vardır Işık bir enerjidir Bu enerji paketler halinde yayılır veya absorplanır Bu enerji paketlerine foton adı verilir. Fotonların ölçülebilen bir kütlesi yoktur Fotonlar bir yüzeye çarparsa elektron (tanecik) koparır Bir fotonun enerjisi E =hυ Fotonlara elektrik ve manyetik alandan oluşan dalga eşlik eder Dalga-tanecik modeline göre ışık, hem madde özelliği hem de dalga özelliği olan fotonlardan (paket) meydana gelir. . 24

Madde-Işıma Etkileşimi 1 - Işımanın geçmesi ve kırılması (refraction) 2 - Işımanın yansıması (reflection) 3 - Işımanın saçılması (scattering) 4 - Işımanın girişimi (interference) 5 - Işımanın kırınımı (diffraction) 6 - Işımanın dağılımı (dispersion) 7 - Işımanın polarizasyonu 8 - Işımanın absorplanması ve yayılması (emisyonu) 25

Madde ışıma etkileşimi, ışımanın elektrik alanı ile maddenin bağ elektronları arasında gerçekleşir Maddenin yapısına göre değişir. 26

Işının kırılması Kırılma: Bir ortamdan başka bir ortama gelen ışının doğrultusundaki değişmedir. Gelen ışın ile kırılan ışının açıları ve ortamların kırılma indisleri arasında aşağıdaki bağıntı vardır. 1 / 2 = Sin 1 / Sin 2 27

Işının yansıması Işın kırma indisleri farklı iki ortamın ara yüzeylerindeyken yansır. Işının yansıma oranı kırma indislerinin farkıyla artar. Ara yüzeye dik açıyla gelen ışın demeti için Yansıma oranı aşağıdaki bağıntıyla verilir. Ir yansıyan ışın , Io ise gelen ışını temsil eder. 1 2 28

Işının saçılması Maddeye çarpan ışın demetinin farklı yönlerde yayılması (λ 1 = λ 2 ) Rayleigh saçılması: (λ 1 = λ 2) Tyndall saçılması: (λ 1 ≠ λ 2 ) Raman saçılması 29

Saçılma sırasında dalga boyu değişebilir veya değişmeyebilir. (λ 1 = λ 2 ) Rayleigh saçılması: Atom molekül iyon gibi taneciklerin ışığı saçması, Boyutları dalga boyundan önemli ölçüde daha küçük olan molekül veya molekül yığınlarının oluşturduğu saçılma (λ 1 = λ 2) Tyndall saçılması: Kolloidal taneciklerin ışığı saçması Boyutları dalga boyundan önemli ölçüde daha küçük olan molekül veya molekül yığınlarının oluşturduğu saçılma 30

31

Kolloid oluşturabilecek büyüklükteki parçacıkların oluşturduğu saçılma, çıplak gözle izlenebilecek kadar şiddetlidir (Tyndall etkisi). 32

Raman saçılması: (λ 1 ≠ λ 2) Raman saçılmasının, diğer saçılma türlerinden farkı saçılan ışının bir bölümünün kuvantlaşmış frekans değişimlerine uğramasıdır. Bu değişimler, polarizasyon süreci sonunda moleküllerdeki titreşim enerji geçişleriyle meydana gelirler. 33

Işının polarizasyonu (kutuplanması) Normal ışın, çok sayıda düzlemde yol alan bir demet elektromanyetik dalgadan oluşur. Işın demeti bazı maddelerden (polarizör) geçtiğinde bu vektörler tek bir düzlemde gözlenir. Bu olaya polarizasyon denir. Işığa da düzlemsel polarize ışık denir 34

Düzlemsel polarize ışık vektörü yay gibi sağa veya sola dönerek ilerliyorsa buna dairesel polarlanmış ışık denir Sağa dairesel polarlanmış ışık (sağa dönüyor ise) Sola dairesel polarlanmış ışık (sola dönüyor ise) 35

Polarimetre, maddelerin optikçe aktifliklerini ölçen cihazdır. Optikçe aktiflik, kutuplanmış, (polarlanmış) ışığın, kutuplanma düzlemini değiştirmek demektir. Glikoz çözeltisi ve bazı yağlar optikçe aktiftirler (organik maddelerin çoğu optikçe aktiftirler). 36

Işımanın absorpsiyonu ve emisyonu Bir ışın demeti bir madde (atom, iyon veya molekül) üzerine gönderilirse ışığın şiddetinde (parlaklığında) bir azalma meydana gelir. Bu olaya ışının soğurulması (absorplanması) denir. Etkileşen tür atom ise bu geçişler atomun absorpsiyon spektrumunu oluşturur. 37

Atomlardaki her bir enerji seviyesine karşılık gelen elektron geçişleri ve bu geçişlerden oluşan absorpsiyon spektrumları oldukça dardır (çizgi spektrumu). Hidrojen atomu için enerji düzeyleri 38

Işının emisyonu Uyarılmış parçacıkların (atom, iyon veya molekül) daha düşük enerji düzeylerine geçerken, fazla enerjilerini fotonlar şeklinde vermesiyle elektromanyetik ışın oluşur. 39

Işının absorpsiyonu Uyarılmış parçacıkların (atom, iyon veya molekül) temel enrji düzeyinden daha yüksek enerji düzeylerine geçerken, fotonun enerjilerini alması ile oluşur 40