Slayt 1

Rutherford A tom ModeliElektromanyetik Inlarn Dalga Modeliyle AklanmasIn kili DoasElektromanyetik Imann Dalga ve Parack zelliiSiyah Cisim ImasPlanck Kuantum KuramFotoelektrik OlayAtom SpektrumlarBohrAtom Modeli ve VarsaymlarAtom ve zellikleri2.Blm: Atom Modellerinin Tarihsel geliimi

1.2.1 Rutherford Atom ModeliElektronlarn e/m oran zerine yapt deneyler sonucunda J.J.Thomson, atomlarn negatif elektronlarn iinde yzdn, pozitif ykl elektrikten meydana gelmi kreye benzediini ve atomun ktlesinin byk ksmnn bu pozitif ykl elektriklerden olutuunu ileri srd.

zml Kek modeli

1.2.1 Rutherford Atom ModeliAyn tarihte Rutherford, alfa taneciklerinin (pozitif ykl taneciklerin) ince altn levhada salmalarn gzlemledi.

Yapt deneyde dar bir aralktan, paralel ve pozitif ykl tanecikler demetini ok ince altn bir levhaya gnderdi. Sapmaya urayan taneciklerin asal dalmn, ZnS srlm levha zerinde beliren parldatmalar sayesinde belirledi.

Deneyin nemli nitel sonucu pozitif ykl taneciklerin byk bir ksmnn levhay hi sapmadan veya kk alarla saparak gemesidir. ok az sayda tanecik 180 ye kadar byk alarla sapar.

1.2.1 Rutherford Atom ModeliBu sapmay Rutherford, bir top mermisinin ince bir kda arpp geri dnmesi olayna benzetmitir. Kinetik enerjileri ok byk olan alfa taneciklerinin ok aznn byk sapmaya uramalar gl elektriksel kuvvetin atom iinde ok kk blgeye (atom ekirdeine) toplanm olduunda gsterir.

Bu sebeple atom, Thomson'un ileri srd gibi dzenli bir ekilde dalm yk ve ktle younluunda deildir. Bylece Rutherford, Thomson atom modelinin geerli olmadn ispatlam oldu.+-

1.2.1 Rutherford Atom ModeliAlfa taneciklerinin salma deneyi, sadece ekirdein bulunuunu gsteren nitel bir deney olmayp ayn zamanda ekirdein yknn ve byklnn nicel lmn de verir.

Elektronlar, atom iinde yaklak olarak 10-8 cm apnda bir hacmi kaplad hlde, pozitif elektrik ok kk olmakla birlikte ar bir ekirdek iinde toplanmtr (10-13 cm) .ekirdein ap atomundakinden yaklak 100,000 kez daha kktr.

1.2.1 Rutherford Atom ModeliRutherford yapt deney sonucunda 1911'de yeni bir atom modeli gelitirdi.Bu atom modeline gre;Bir atomda pozitif ykn tm, ekirdek denilen kk blgede toplanmtr.Pozitif yklerin toplam ktlesi atomun ktlesinin yaklak yars kadardr. (Ntrondan bahsetmedi)Alfa paracklarnn ou hibir sapmaya uramadna gre atom ounlukla boluktan ibarettir.Elektronlar, ekirdek etrafnda bulunur ve pozitif yklere (proton) eit saydadr.+-

1.2.1 Rutherford Atom ModeliRutherford'un almalar sonucunda ulat nemli bir ngrs de; ekirdekte pozitif taneciklere e ktlede yksz tanecikler bulunduundan sz etmesidir. Bu yksz taneciklerin (ntronlarn) varl 1932 de James Chadvvick (Ceymis edvik) tarafndan kantlanmtr. Rutherford atom modelinin, atomlarn yayd spektrumlar aklamada yetersiz kalmas yeni teorilerin ortaya atlmasna neden olmutur,+-

+FM= 1/2 mv2FC= kZe2/r2Rutherford un ngrd modelde elektronlar pozitif ykl kre etrafnda merkezka kuvveti (FM) ve Coulomb kuvvetlerinin (FC) dengesi altnda dnerler. Rutherford atom modeli ilk bakta dengeli ve kararl gibi grlse de modelde ngrlen yrngelerde ivmeli bir hareket yapan elektronlar Klasik Elektromagnetizma kanunlarna gre ma yapmalyd ve bir sre sonra enerjisi tkenen elektron ekirdek zerine decekti !.. Ruterford bu durumu aklayamyordu. Oysa gzlemlerden byle bir sonu ortaya kmyordu. Bohr bu probleme zm olarak 1913 ylnda kendi ad ile anlan bir atom modeli ile zm sunmutur.

1.2.2 Elektromanyetik In Elektromanyetik Inlar denildiinde aklmza;1- Gama Inlar 2- X- Inlar 3- Ultraviyole Ik 4- Grnr (Visible) Ik 5- Kzl tesi (Infrared) Ik 6- Radyo Dalgalar gelmektedir.

1.2.2 Elektromanyetik Inlarn Dalga Modeliyle AklanmasRadyo dalgalar ok uzun dalga boylarna, kzl tesi nlar orta uzunlukta dalga boylarna sahiptir. Radyoaktif bozunmadan oluan gama nlar ise ok ksa dalga boylarna sahiptir. Grnr k ise dalga boylar yaklak (380 nm - 760 nm) arasndaki nlar ierir.

1.2.2 Elektromanyetik Inlarn Dalga Modeliyle Aklanmas

Frekans krmz renginkinden dk nlara kzl tesi (R); frekans morunkinden yksek olanlara ise mor tesi (UV) nlar denir.

Grnr blge dnda kalan ve gzn duyarl olmad nlar, dolayl olarak gzlenebilir.

Uucu olmayan bir kat, rnein volfram metali kzdrlrsa beyaz k verir. Bu k bir cam prizmadan geirildiinde eitli renklere ayrlr. Grnen her renk, belirli bir dalga boyundaki ktan oluur.

Tek bir dalga boyuna sahip olan a monokromatik k, dalga boylar farkl nlardan oluan a ok renkli anlamna gelen polikromatik k denir.

Yeil boyal ampulden gelen k monokromatik a, gne ise polikromatie rnek verilebilir.

1.2.2 Elektromanyetik Inlarn Dalga Modeliyle Aklanmas

Grnr blgede btn dalga boylarndaki nlardan oluan beyaz k prizmadan geirilirse renklere ayrlr. Bu ayrlma dalga boyu farkl olan nlarn krlma alarnn farkl olmasndan ileri gelir.

Renk dizisi krmzdan balar, mora kadar devam eder. Renkler arasnda krmz en uzun dalga boyu ve en dk frekansa; mor ise en ksa dalga boyu ve en yksek frekansa sahiptir.

Gz, ancak bu iki renk arasndaki nlara kar duyarldr.

Btn frekanslar kapsayan elektromanyetik n dizisine elektromanyetik dalga spektrumu denir.

Spektrum, elektromanyetik nn frekans veya dalga boyuna gre gruplandrlr.

Grnr blge, elektromanyetik spektrumun ok dar blgesidir (4x1014 Hz(s-1) veya 380 -760 nm).

Spektrumun deiik blgelerindeki elektromanyetik nlar, madde ile farkl ekillerde etkileir. Maddenin tannmasnda bu etkileimlerden faydalanlr.

Elektromanyetik mann maddeyle (atomlar ve molekller) etkilemesini konu alan bilim dalna spektroskopi, bu etkilemenin incelendii aletlere spektroskop ve spektrumlarn kaydedildii aletlere de spektrometre denir.

1.2.2 Elektromanyetik Inlarn Dalga Modeliyle Aklanmas

Durgun yzeye sahip bir gle bir ta attmz varsayalm. Tan suya arpmas ile birlikte gl yzeyinde bir takm su kabarmalar ve bunlarn da arasnda kntler grlecektir. te su yzeyindeki bu dzenli kabarma ve alkantlara DALGA denir. Dalgalar btn kat, sv ve gazlarda grlebilir, r. hava, su, toprak, metal vs. Suya attmz ta su ktlesinin dengesini bozan bir tedirginlik kaynadr. Uygun bir tedirginlik kayna varlnda yukarda saydmz tm ortamlarda dalgalar oluabilir.

Elektromanyetik n uzayda dalga hareketi ile ilerler. Aadaki terimler bu dalgalar tanmlamada kullanlr.

Dalga boyu: Bir dalga hareketinde birbirini izleyen iki tepe veya ukur noktas arasndaki uzakla yada elektromanyetik dalgalarn bir salnmda aldklar yola DALGA BOYU denir. Dalga boyu birimi bizim kullandmz mesafe birimleridir, rnein santimetre, metre, kilometre.

1.2.2 Elektromanyetik Inlarn Dalga Modeliyle Aklanmas

Genlik (A): Bir dalgada maksimum ykseklie veya minimumderinlie denir. Dalgann iddeti, genliin karesi (A2) ile orantldr. (genlii byk olan sert daha serttir)

Hz (c): Hz: Bir dalgann hz dalga boyunun frekansna arpmna eittir. Vakumda (bolukta) elektromanyetik dalgalar dalga boyuna bal olmakszn ayn hzla hareket eder. "c" sembol ile gsterilen ve2,99 x 108 ms-1 deerinde olan bu hza k hz denir.

Dalga periyodu: ki dalga tepesinin veya ukurunun belirli bir noktadan art arda geii arasndaki sreye DALGA PERYODU denir.

Frekans: Elektromanyetik dalgalarn saniyede yapt salnm saysna yani kendilerini tekrarlama sklna FREKANS denir. Frekansn birimi Hertz (Hz) dir. 1 Hz saniyede bir salnm yani bir tekrar;1 kHz yada kilohertz saniyede 1000 Hz; 1 MHz yada megahertz saniyede 1 000 000 Hz;1 GHz yada gigahertz ise saniyede 1 milyar Hz yada 109 Hz dir.

Belli bir ma iin dalga boyu ile frekansn arpm elektromanyetik dalgalar iin k hzna eittir. Buradan da bir saniyede alnan yola ulalabilir.1.2.2 Elektromanyetik Inlarn Dalga Modeliyle Aklanmas

ETKNLKIstlan Baz Maddelerin Ima Yaptnn Gzlemlenmesi Etkinliin AmacIma ile atomun yaps arasndaki ilikiUcu kvrlm platin teli cam ubua sarnz.Cam ubuun tel sarlmam tarafndan tutarak telin ucu kvrlm olan blmne bir miktar madde (tuz) alnz.Platin teli benzen bekinin mavi alevinin stne tutunuz.

Not: Etkinlii uygularken tuzu almadan nce platin teli her seferinde bir defa HCI zeltisine batrp daha sonra aleve tutarak temizleyiniz. mkn varsa her tuz iin ayr platin tel kullannz.

Etkinliin Uygulan

Kullanlan maddeNaClLiClKNO3BaCl2Gzlenen renkKullanlan maddeNa2CO3

NaNO3CuClCu(NO3)2Gzlenen renkAlevin rengine dikkatle bakarak gzlemlediiniz rengi aadaki kutucua yaznz?

Etkinlii SonulandralmMaddeyi benzen beki alevine tutunca alevin renginin deimesinin nedeni ne olabilir? Alevdeki renkler nasl olumaktadr?Ayn element iin farkl bileiklerin bunzen beki alevinde ayn renk oluturmasndan nasl bir sonu karabilirsiniz?Atomlarn yaps ile oluan alev rengi arasnda bir ba kurulabilir mi?Deiik maddelere ait alev analizleri incelendiinde her maddenin kendine zg bir ekilde alev rengi verdii gzlemlenmitir. Alev renklerinin farkl olmas maddenin stldnda farkl frekanslarda n yayldnn gstergesidir.

In yaps ve zellikleriyle ilgili iki farkl model ortaya srld.

Bir ok bilim insan n dalga modeli ile daldn, farkl bilim insanlar ise n tanecik modeli ile yayldn ortaya atmtr.

19. yzyln balangcndan nce n, k kaynandan yaylan taneciklerin ak olduu kabul edilmitir.

In tanecikler hlinde yayldn ilk olarak ortaya atan Newton'dur.

1678'de Hollanda'n fiziki ve astronom (Gk bilimci) Christian Huygens (Kristin Huygns), k kaynaklarnn ok yksek frekansl titreimler meydana getirdiini ve bu titreimlerin, saydam ortamlarda dalgalar halinde yayldn ileri srd. 1.2.3 In kili Doas

21

In dalga teorisi hemen kabul edilmedi. nk baz bilim insanlar k, dalga hareketi eklinde dalsayd dalgalar keli engellerin evresinde bklecekler ve bunun sonucunda da kelerin evresini grebileceklerini dnyorlard.

Gnmzde ise n cisimlerin kenarlar evresinde gerekten bkld bilinmektedir.

Krnm olarak bilinen bu olay, k dalgalar ksa dalga boylu olduklar iin gzlemlemek kolay deildir. Krnma ait deneysel kant olmasna ramen ou bilim insan dalga teorisini reddetti.

Yzyla yakn bir sre kadar tanecik teorisine bal kaldlar.

Huygens'in n dalga hareketi eklinde olduu prensibini ispatlayabilmek iin ngiliz fiziki Thomas Young (Tomas Yang) mehur giriim deneyini yapt.

Bu deney dzeneinde bir k demeti, ortasnda K delii bulunan levhaya arptnda bu delik noktasal k kayna gibi davranarak k dalgalar yayar. Dalgalar A'dan B levhasna gelir. B levhas zerinde K1 ve K2 delikleri yine etrafa k dalgalar yayar. Bu dalgalarn birbiri iine girmesi (giriim), C ekran zerinde giriim izgileri dediimiz bir sra aydnlk (krmz) ve karanlk izginin belirdii grlr.

AKAAKKAKA

Bir dalga kaynandan gelen dz dalgalarn n kesilip sadece ok ufak bir aralktan ilerlemelerine izin verildiinde, dalga noktasal bir kaynaktan geliyormu gibi davranr. Bu dalgann da n bu kez ift aralktan geecek ekilde kesildiinde, dalga iki ezamanl kaynaktan yaylyormuasna ilerlemeye devam eder. Karya koyulmu bir ekrana bakldnda srasyla aydnlk ve karanlk desenler gzkr. Bunun sebebi, iki kaynaktan ilerleyen dalgalarn ekran zerinde kimi noktalarda iki tepe noktasnn st ste gelmesi (yapc giriim=aydnlk desen), kimi noktalarda ise tepe ve ukur noktalarnn st ste gelmesi (ykc giriim=karanlk desen)dir.

Bir kaynaktan kan eyin dalga m yoksa parack yapsnda m olduunu anlamak iin bu ift yark deneyi tatbik edilebilir. Aydnlk-karanlk desenler gzkyorsa kaynaktan kan ey dalga zellii gstermektedir. ki kaynaktan atlan mermiler (yani paracklar) durumunu dnelim. Byle bir durumda ekranda sral aydnlk-karanlk desenler yerine sadece dz aydnlk bir desen grmemiz gerekirdi

Tanecik modeline gre n hz, camlarda ve svlarda, havadakinden daha yksek olmalyd. 19. yzyldaki gelimeler n dalga teorisinin genel olarak kabul edilmesine sebep olmutur.

Elektromanyetik Imann Dalga ve Parack zellii

Elektromanyetik mann hem dalga hem de parack yapsnda olma zellii vardr. Beyaz k, elektromanyetik mann gzle grlen blmdr.Elektromanyetik mann dalga kuram, gzlenen pek ok zellikleri aklar. CD zerinde grlen gkkua renkleri, elektromanyetik mann dalga giriimine rnek tekil ederken siyah cisimlerin mas ve fotoelektrik olay gibi olaylar ise mann paracklardan olumas ile aklanabilir.

Ima enerjisinin parack zellii iin Max Planck (Maks Plank) tarafndan kuantum kuram nerilmi, enerjinin ancak belli bir byklk hlinde alnp verilebilecei belirtilmitir.Elektromanyetik Imann Dalga ve Parack zellii Sourma: Bir ortamn k enerjisini belli nicelikte emmesi olaydr.

Belli bir byklk hlinde alnp verilebilen bu enerjiye kuantum, ma enerjisine ise kuantlanm enerji denir.

Albert Einstein (Albert Ayntayn), 1905'te may oluturduu ve k hzyla hareket ettii kabul edilen bu kuantumlar fotonlar olarak isimlendirmitir.

O hlde ma enerjisi hem ma dalgalar hem de foton akmlardr. Ima enerjisi srekli deil kesikli bir biimde, kuantumlar hlinde alnp verilebilir. Her iki zellik de deney yoluyla yaplan gzlemlere dayanr.

FotonPhoton, Kuant

Elektromanyetik radyasyon demetinden sadece bir tanesine foton denir.

Albert Einstein 1905 ylnda 25 yandayken ilk bilimsel yazs olan "Fotoelektrik etki" isimli makalesini "Annalen der Physik" dergisinde yaynlatt. Einstein makalesinde n bir makineli tfekten kan kurunlar gibi kesikli ve darbeli paracklar halinde yol aldklarn ileri srd ve bu paracklara foton adn verdi. Fotonlarn enerjisi n frekansna balyd ve frekans arttka fotonun enerjisi ykseliyordu. Bu olayn izah Planck tarafndan bir formlle anlatlmt. Einstein'n teorisini doruluyordu.

E = h x V

zerine gelen btn nlar souran cisimlere siyah cisim denir. Siyah cisim bir metalden veya kilden yaplm, her yan kapal ve ii karbonla svanm borunun zerine bir delik amakla hazrlanabilir. Bununla beraber bir siyah cisim bu ekilde absorbe ettii may darya vermek zorundadr.Siyah cisim stlp delikten kan malar gzlendiinde her eit dalga boyunda n olduu grlr.Siyah Cisim Imas

Tanm olarak kara cisim, zerine den btn nlar souran bir cisimdir. Hibir nyanstmad veya geirmedii iin de kara bir grnt olur. Bu tanma uyan gerek bircisim yoktur

Siyah Cisim Imas

Siyah cismin yayd ma eitli dalga boylarnn bir karm eklinde kesiksizdir. Fakat her scaklkta mann iddetinin belli bir dalga boyu iin maksimum bir deere ular.

Dk scaklklarda maksimum mann yapld dalga boyu, uzun dalga boylarna kar gelirken; cismin scaklnn arttrlmas ile birlikte cisim tarafndan yaplan maksimum mann yapld dalga boyu da daha ksa dalga boylarna doru kayar.

Siyah cisim grnr blgede ma yaptnda, krmz ma yaparken, scakl arttka turuncu, sar ve maviye doru deien ma yapar.

Imann iddetinin mann dalga boyuna bal olmas dalga kuramna gre aklanamaz. nk dalga kuramna gre mann iddeti genliinin karesi ile orantldr. ekilde; scakln art ile ma iddetinin dalga boyuna kar nasl deitii gsterilmitir.

Planck Kuantum KuramCisimler stldka deiik renkte k yayar. Demir parasn sttmzda ilk nce krmz, sonra sar, en sonunda da beyaz renk oluur.

Scak cisimden yaymlanan k, prizmadan geirilerek srekli spektrum elde edilir. Ik iddeti dalga boyu ile dzenli ekilde deiir. Ik kaynana bal olarak belirli dalga boyunda k iddeti maksimuma ular.

Klasik atom teorisine gre metal yzeyine vuran n iddeti, yani k kaynann birim yzeyinden birim zamanda kan k miktar arttka sklen elektron saysnn ve onlarn kinetik enerjilerinin artmas bekleniyordu.

Yani frekans ayn da olsa, youn bir krmz n da metal yzeyinden elektron skmesi ve krmz n iddeti arttka hem sklen elektron saysn hem de onlarn enerjilerinin artmas gerekiyordu.

Oysa Max Planck (1858-1947) 1900 ylnda nerdii kuantum kuramnda k iddetinin srekli artmadn ileri srd. Ortaya att teze gre enerji de madde gibi srekli deildir.

Planck'n ileri srd kuantum kuram ile klasik fizikiler arasndaki fark, klasik fizikiler cismin sahip olabilecei enerji miktar iin herhangi bir snrlama getirmezken, Max Planck'n kuantum kuram enerjiyi belirli deerlerde zel paketler biiminde snrlar. Planck Kuantum Kuram

Imann frekans arttka kuantumun enerjisi ve kuantumlardan olumu enerji akm olarak tanmlayabileceimiz mann enerjisi de artar.

Dolaysyla siyah cismin masnda scaklk ykseldike enerji artar, dalga boyu ksalr.

Siyah iimin mas zerine yapt almalar sonucunda kuantum fiziinin domasna sebep olan grlerinden dolay 1918 yl Nobel Fizik dl Planck'a verilmitir.Planck Kuantum Kuram

Yaylan FotonEmilen Foton

Cismin iki enerji seviyesi arasndaki fark enerji kuantumu olarak isimlendirilir.

Baka bir ifadeye gre Planck, ma enerjisinin belli byklklerde sourulup yaymlanabileceini yani kuantumlar hlinde alnp verilebileceini ileri srmtr.

Her kuantum enerjisi, mann frekans ile doru orantldr. Planck bir kuantumun tad enerji iin ; E= h.V bantsn kulland. Bu bantdaki h, Planck sabiti olup deeri 6,626196x10-34 Js'dir. Planck Kuantum Kuram

Yaylan FotonEmilen Foton

E= h.V Elektronun uygun frekansta bir foton emmesi durumunda, emdii fotonun enerjisine bal olarak stteki bir katmana sramaktadr. Buna karlk bu elektronun yerini doldurmak iin st katmandan bir elektron boalan bu katmana iner ve arada oluan enerjiyi kuantlar halinde yaynlar. Planck Kuantum Kuram - zet

Fotoelektrik OlayPlanck'n enerjinin kuantlat eklindeki ok kuram balangta yeterli kabul grmedi. Einstein'n fotoelektrik etkiyi aklamak iin bu kuram kullanmasndan sonra Planck'n kuantum kuram salam ekilde kabul grd.

Ik bir metal yzeye arpar ve yzeyden elektron uzaklarsa fotoelektrik etki (olay) meydana gelir. Frlatlan elektronlarn enerjisi, dalga kuramna gre mann iddeti (genlii) ile orantl olmaldr. Gerekte ise mann frekans ile orantl olduu gzlenmitir.

Dier taraftan bir metalden elektron koparabilmek iin mann belirli bir frekansa eit veya daha yksek frekansta olmas gerekmektedir. Imann iddetinin arttrlmas frlatlan elektronlarn saysn arttrr fakat enerjilerini deitirmez.

Deneysel fiziki Millikan, Einstein'n bu varsaymnn yanl olduunu ispatlamak iin almtr. Millikan, Einstein'n varsaymna n klasik elektromanyetik dalga teorisine aykr olduu gerekesiyle kar kmtr. On yl sren deneysel almalar sonrasnda balangtaki beklentisinin tersine, Einstein'n varsaymn dorulayan sonular elde etmitir. Millikan, Einstein'n varsaymna dayanarak Planck sabitini yksek bir hassasiyetle lmeyi baarmtr. Bu almalar Millikan'a 1923 ylnda "Nobel Fizik dl'n" kazandrmtr.Fotoelektrik Olay

Fotoelektrik Olay - zetHerhangi bir metal katot iin, fotoelektronlarn salverilmesi katot zerine drlen n belli bir frekans gemesinden sonra meydana gelir. Bu frekansa eik frekans denir ve her metal iin bu deer farkldr. Katodun birim zamanda serbest brakt fotoelektronlarn says, katot zerine drlen n iddetiyle doru orantldr. Katot zerine drlen n iddeti deitirildiinde, fotoelektronlarn kinetik enerjisi deimez.Fotoelektronlarn kinetik enerjisi, den n frekans deitiinde deiir.Katot zerine drlen kla, kopan fotoelektronlar arasnda bir zaman fark llmez.Fotoelektrik akm, katodun kimyasal bileimiyle ilgilidir.

Planck Kuantum Kuram - zet

Planck, enerji paketikleri olarak tanmlad ve bu paketiklerin her birinin enerjisini u ekilde tanmlad: E= h f Burada 'f ' n frekans ve 'h' ise Planck sabitidir.

Planck sabitinin deerleri aada belirtildii gibidir. Bunlarn hepsi birbirinin aynsdr, aralarndaki tek fark birimlerdir: h = 6,63 x 10-34 J.s (Joule x Saniye) = 4,14 x 10-15 eV.s (Elektron volt x Saniye) = 1,58 x 10-34 cal.s (Kalori x Saniye) rnein; eer 1000 nm dalga boyundaki bir kzl tesi fotonunun ne kadar enerji tadn bulmak istiyorsak; yapacamz tek hamle: f=c / formlnden yararlanarak frekans hesaplamak ve sonra da yukardaki forml uygulamaktr:

Einstein, Planck'n ortaya att kesikli ve belli byklkteki enerji kuantumlarnn (fotonlarn) metal elektronlar ile etkilemesinin fotoelektrik olaya yol atn sylemitir.

Bir foton bir metal atomuna arpt zaman tm enerjisini elektronlara verir. Fakat bir elektron koparmas iin minimum enerjiye sahip olmas gerekir.E= h VBelli frekansta bir mann iddetinin artrlmas fotonlarn saysn artracak ama enerjilerini deitirmeyecektir.

Imann enerjisi artarsa elektronun hz da buna bal olarak artacaktr.Metal yzeyine den ma elektronlar frlatr, Imann iddeti arttrlrsa fazla sayda elektron frlar, Imann enerjisi artarsa frlayan elektronlarn hz artar.

Fotoelektrik Olay

Bir elektromanyetik n demeti, prizmadan geirilirse n demetinin krld grlr. Prizmadaki krlma, nn dalga boyuna baldr. Ksa dalga boylu nlar daha ok krlr.

Beyaz k (gne ) nce dar bir demet yapc yarktan ve daha sonra prizmadan geirilirse grnr blgede mordan krmzya kadar deien btn renklen ieren kesiksiz (srekli) spektrum elde edilir.1.2.4 Atom Spektrumlar

Elementler, gaz veya buhar hlinde gerekli yksek scakla kadar stlrsa bir ma yaymlar. Imann prizmadan geirilmesi bir kesikli (izgi) spektrum verir, izgi spektrumunda elementler dolaysyla atomlar grnr blgenin deiik kesimlerinde parlak izgiler oluturur.

Oluan bu izgi spektrumlarnn nedeni maddelerin enerji (s, elektrik) aldklarnda kendine zg dalga boylarnda k yaymlamasdr. Dolaysyla her elementin kendine zg belirgin (yaynma) izgi spektrumu vardr.1.2.4 Atom Spektrumlar

Gazlarn Emisyon Spektrumu

Srekli spektrum verebilecek beyaz k bir gazdan (rnein, He'dan) geirildikten sonra prizmada krlrsa elde edilen spektrumda belirli frekanslarda siyah izgiler grlr.

Bu izginin yeri ve says, n iinden getii maddenin trne baldr. Bu durum maddelerin tannmasna yarar. Spektrumun bu ekilde kullanlmas insanlarn ayrt edilmesinde parmak izlerinin kullanlmas durumuna benzemektedir.

Gazlarn Absorbsiyon Spektrumu

Her element atomunun kendine zg bir yaynma spektrumu olduu gibi bir de sourma (absorpsiyon) spektrumu vardr. nk elementler hangi dalga boyunda ma yayyorsa o dalga boyundaki malar sourabilir. rnein, beyaz k, gaz boalma tpnde hidrojenin iinden geirildikten sonra analiz edilirse kesiksiz spektrumun zerinde siyah izgilerin olutuu grlr. 1.2.4 Atom Spektrumlar

Yaylan FotonEmilen Foton

Bunlarn dalga boylar gazn yaynma spektrumundaki dalga boylarna karlk gelir. Bu ekilde hidrojenin sourma izgi spektrumu elde edilir (Madde yani hidrojen beyaz k belirli dalga boylarn sourduundan). Spektrumdaki izgilerin dalga boylan gazn yaylma spektrumundaki dalga boylarna karlk gelir. Hidrojenin yaynlad grnr blge mas, beyaz kta gzlenen tm dalga boylarn deil sadece hidrojene zg bir blmn ierir. 1.2.4 Atom Spektrumlar

Gazlarn Absorbsiyon Spektrumu

Gne nn kesiksiz spektrumunda sourma dalga boylar siyah izgiler eklinde grlr. Bunlara Fraunhofer (Fraunhofer) izgileri denir. Bu izgiler, Gne yzeyindeki gaz elementlerin n baz dalga boylarn sourmalar nedeniyle oluur.

Hidrojenin grnrblge izgi spektrumuHidrojenin grnr blge sourma (absorbsiyon) izgi spektrumuBu ekilde hidrojenin sourma izgi spektrumu (Madde yani hidrojen beyaz k belirli dalga boylarn sourduundan). Spektrumdaki izgilerin dalga boylar, gazn yaylma spektrumundaki dalga boylarna karlk gelir.

Hidrojenin yaynlad grnr blge mas, beyaz kta gzlenen tm dalga boylarn deil sadece hidrojene zg bir blmn ierir.

Cam bir prizmadan geen Gne nn teknik olarak beyaz n tayf diye bilinen renkli bir gkkua yelpazesi oluturduunu ilk kez Isaac Newton bulmutu. Ancak bir yzyl kadar sonra Alman fiziki Joseph von Fraunhofer daha iyi optik teknikler kullanarak, Newton un gkkua demetinin ok sayda ince karanlk izgilerle kesildiini fark etti.

Fraunhofer, imdi kendi adyla bilinen, bu trden yaklak 600 izginin bir listesini yaymlad. Gne yzeylerinden yansd iin parlak olan Ayn ve dier gezegenlerin tayflarnda da ayn izgilerin grndn fark etti.

te yandan laboratuar beyaz k kaynaklar tarafndan yaylan n tayf, tayfler de hibir karanlk izgi olmadan, srekli bir gkkua demeti olarak grnyordu. Bu da Fraunhofer izgilerinin Gne kkenli olduunu kantlad.

Fraunhofer izgilerinin anlamn 50 yl sonra 1861 de baka iki Alman bilim adam, Gustav Robert Kirchhof ve Robert Wilhelm Bunsen aklad. Kirchhof, ou kez D ile gsterilen Fraunhofer izgisinin, Gne tayf lere girmeden nce, bir sodyum bileeni (rnein sofra tuzu) katlmas ile sarartlan bir gaz yakcsnn alevinden geirildiinde ok daha karardn grd. Kirchhof, Fraunhofer izgileri ile bozulmayan, bir laboratuar kaynann beyaz nn ayn sar alevden geirildiinde Gne tayfndaki D izgisi ile tam ayn noktada olduka karanlk bir izgi gzledi.

Ama karanlk bir odada bir tayf lerden sodyum renkli bir aleve baktnda Kirchhof, karanlk fon zerinde ayn noktada parlak bir sar izgi buldu. Okuma paras

Okuma paras

GNE IIINDAK SODYUM D ZGS Bu deneylerden elde edilecek sonu akt. Grne gre Gnein scak yzeyi (fotosfer) tarafndan yaylan beyaz k, dar karken, bataki kesintisiz tayftan belirli dalga boylarn souran gerek sodyum gazlar gerekse dier kimyasal maddeleri ieren seyrekletirilmi gaz tabakasndan (kromosfer) geiyordu. Eer Gne daha sonra sodyum gaz alevinden geerse karanlk D izgisi daha da koyulayor. te yandan sodyum alevi karanlk bir odada gzlendiinde alevin tayfnda ayn dalga boyunda parlak bir salma izgisi grlyor. Buradan da Gne atmosferinde buhar halinde sodyum metalinin bulunduu anlalmtr.

a) Hidrojen Spektrumu

b) Cva Spektrumuc) Neon Spektrumu Baz elementlerin yaynma (izgi) spektrumuSpektrumlardaki bu farkllklar insandaki parmak izleri gibi her madde de kendine zgdr. Bundan yararlanlarak maddelerin tannmas salanr ve atomun yaps hakknda ipular elde edilir. Hidrojenin yaynma ve sourma spektrumlar olduka basittir fakat atomlarn elektron says arttka spektrumlar daha karmak hle gelir. Bu nedenle spektrumun aklanmas gleir.

Na, He, Hg,H emisyonlar

Hidrojenin grnr blgedeki spektrumu drt izgiden oluur. En parlak izgi (656,3 nm) krmz olup gaza uygulanan yksek gerilim annda gaz bu hakim rengi alr. Bununla birlikte 486,1 nm de yeilimsi mavi, 434,0 nm de meneke ve 410,1 nm de mor renk grlr.

19.yzylda bilim insanlarnn amalarndan biri de gaz atomlarnn neden belirli bir frekansta k yaymladn aklamakt. Gzlemlenen frekans miktarn matematiksel bant ile ilk ifade etme giriimi J.Balmer (1825-1898) ve J. Rydberg yapmtr.

Balmer ve Rydberg hidrojenin grnr blge yaynma spektrumundaki en uzun dalga boylu izginin (krmz, yeil, mavi) dalga boylarn hesaplamaya yarayan bir eitlik gelitirdiler. Bu eitlik Rydberg eitlii olarak bilinir.

Bu eitlikte "n" spektrumdaki izgilere karlk gelen bir tam saydr. "R" Rydberg sabiti olup deeri 1,0974 x 10-7m-1dir.

n = 3, 4, 5,....

6,56 x 10-7 m (656,1 nm) bulunur. (1 nanometre (nm) = 10-9m )

Bu say hidrojen spektrumundaki krmz izgiye karlk gelir.

n=3 alndnda dalga boyu; 6,56 x 10-7 m (656,1 nm) bulunur.

n=4 alndnda yeil izginin dalga boyu, n=5 alndnda mavi izginin dalga boyu elde edilir. Grnr blgenin bu grubu (ve dierleri. rnein, n= 6, 7, 8, ...) izgileri Balmer serisi olarak adlandrlmaktadr

+FM= 1/2 mv2FC= kZe2/r2Rutherford un ngrd modelde elektronlar pozitif ykl kre etrafnda merkezka kuvveti (FM) ve Coulomb kuvvetlerinin (FC) dengesi altnda dnerler. Rutherford atom modeli ilk bakta dengeli ve kararl gibi grlse de modelde ngrlen yrngelerde ivmeli bir hareket yapan elektronlar Klasik Elektromagnetizma kanunlarna gre ma yapmalyd ve bir sre sonra enerjisi tkenen elektron ekirdek zerine decekti !.. Oysa gzlemlerden byle bir sonu ortaya kmyordu. Bohr bu probleme zm olarak 1913 ylnda kendi ad ile anlan bir atom modeli ile zm sunmutur. 1.2.5 Bohr Atom Modeli ve Varsaymlar

1) Atom, pozitif ykl bir ekirdek ile bunun etrafnda dairesel yrngeler zerinde dolanan negatif ykl elektronlardan olumutur ve atomun toplam yk 0 dr.

2) Elektronlarla ekirdek arasndaki etkileme Coulomb ekim kuvveti olup, elektronun dairsel yrngesi zerindeki dolanm elektron zerine etki eden merkezka kuvveti ile Coulomb kuvvetinin dengesi sayesinde olmaktadr.

Bu iki varsaym Rutherford un modeli ile ayndr. Farkl olarak;

3)Elektronlar Klasik Elektromagnetizma Kanunlarnn ngrd gibi dairesel donanmlar srasnda yrnge deitirmedike hibir ma yapmazlar .

4)Elektronlar aldklar enerji ile daha st yrngelere geebilir veya enerji vererek alt yrngelere inebilirler. Bu srada elektronun ayrld ve geldii yrngelerdeki enerjilerin farkna eit enerjili bir foton yaynlanr. 1.2.5 Bohr Atom Modeli ve Varsaymlar

1.2.5 Bohr Atom Modeli ve Varsaymlar+FC= kZe2/r2E2E1h= E1- E2 FM= 1/2 mv2Bohr Atom Modeli ile ilk defa elektronlarn farkl yrngelerdedoland fikri ortaya atld. Yrngeler arasnda elektron geileri darya elektromanyetik radyasyon salnmasna neden olurBohr atom modeli Z(atom no)=1 iin tamamen doru sonular verirken Z >1 olmas durumunda yetersiz kalmaya balaynca yeni atom modelleri nerilmeye balanld. 1916 1925 arasnda Sommerfeld ve daha sonrasnda Uhlenbeck ve Gouldmith ile devam eden almalar ile Kuantum Mekanii erevesinde Bohr atom modelini temel alan yeni bir Atom modeli tretildi.

1.2.5 Bohr Atom Modeli ve VarsaymlarBugn de kabul edilen Bohr atom modeline gre atomun ekirdei proton ve ntronlardan oluurken elektronlar ekirdek etrafndaki yrngelerde dolanmaktadr. elektronprotonntronekirdein ap;~ 5.10-14 mAtomun ap;~ 5.10-11 m

1.2.5 Bohr Atom Modeli ve VarsaymlarYksek enerji dzeyinde (Ey) bulunan elektron dk enerji dzeyine(Ed) inerse aradaki enerji farkna eit enerjide n yaylr. Bir d yrngedeki (nd) elektronun enerjisine Ed ve bir i yrngedeki (ni) elektronun enerjisine de Ei diyelim. Elektron d yrngeden i yrngeye getiinde (Ed-E) kadar enerji bir k fotonu eklinde yaylr. E iin negatif deer, ekirdee yakn elektronun enerjisinin sonsuz uzaklktaki elektronun enerjisinden daha dk olduunu gsterir. Buna gre her bir yrngedeki elektronun enerjisi negatiftir.

+ndnih= Ed- Ei

1.2.5 Bohr Atom Modeli ve Varsaymlar

Planck eitliine gre bir fotonun enerjisi E = h v 'ye eit olduu iin;+ndnih= Ed- Ei

1.2.5 Bohr Atom Modeli ve Varsaymlar

Elektron yksek enerji dzeyinden, n=2 dzeyine olan geite elde edilen izgilerin frekanslar;

Uyarlm hidrojen atomunda, elektronun deiik d yrngelerden, i yrngelerden herhangi birisine gemesi ile yaylan malar hidrojen spektrum serilerini oluturur. Eer elektronun son yrngesi hidrojen atomunun birinci ( n = 1 ) enerji seviyesi ise bu srada oluan spektrum serisine Lyman Serisi denir. Bu seri mor tesi nlar iine alr. Lyman serisinde L; L; L .... gibi isimler verilir.

Elektronun son yrngesi ( n = 2 ) ise oluan seriye Balmer Serisi denir. Bu seri de grnr blgeyi oluturur. Balmer serisinde de salnan fotonlar en kk enerjiden balamak zere H; H; H; ... gibi isimler alrlar.

Yine ayn ekilde yksek enerjili bir katmandan n=3 katmanna olan elektron geileri ise kzltesi (Infrared) blgede spektrum izgileri oluturarak Paschen serisi adn alr. Paschen serisindeki izgiler Balmer serisindeki izgilere gre daha uzun dalga boylarnda oluur.

Yksek enerjili katmanlardan n=4 katmanna olan elektron geilerine Brackett serisi, n=5 katmanna olan elektron geilerine ise Pfund serisi ad verilir.

1.2.5 Bohr Atom Modeli ve Varsaymlarrnek:Hidrojen spektrumunda n=3 ten n=2 ye olan elektron geiini temsil eden izginin frekans ve dalga boyunu bulunuz?

1.2.5 Bohr Atom Modeli ve Varsaymlarzm

rnek:Hidrojen atomu elektronunu, en dk enerji dzeyinden uzaklatrarark , hidrojen iyonu oluturmak zere verilmesi gereken hesaplaynz?

zm

Bohr kuram hidrojenin atom spektrumunu aklamak iin basit bir model oluturmaktadr. Bu model ayn zamanda yap olarak hidrojene benzeyen He+ ve Li2+ tek elektronlu iyonlar iin de kullanlr. Bu iyonlar iin ekirdek yk enerji dzeyi denkleminde;

Z= Atom numaras n= Enerji seviyesi

rnek:Bir foton etkisiyle temel haldeki Li +2 iyonundan iyonlaarak ayrlan elektronun kinetik enerjisini hesaplaynz? (Z=3)

zm

Fotondan elektrona aktarlan enerjinin fazlas ise kinetik enerjiye dnr.

rnek:Uyarlm hidrojen atomunda elektronun 6.enerji dzeyinden 2.enerji dzeyine inerken yaynlanan fotonlarn enerjisini hesaplaynz?

Bu n dalga boyu ka cm dir?

zm