of 67 /67
MODERN FĠZĠK LABORATUARI BALIKESĠR 2011

modern fizik laboratuvarı föyü

Embed Size (px)

Text of modern fizik laboratuvarı föyü

  • MODERN FZK

    LABORATUARI

    BALIKESR 2011

  • rencinin Ad :.

    rencinin Numaras :.....

    Deney Ad Tarih Deney

    Onay

    Rapor

    Onay

    ./ ../20.

    ./ ../20.

    ./ ../20.

    ./ ../20.

    ./ ../20.

    ./ ../20.

    ./ ../20.

    ./ ../20.

    ./ ../20.

    ./ ../20.

  • I. DENEY: ATOM SPEKTRUMLARI

    Ama:

    Krnm yolu ile eitli atomlarn optik spektrum izgilerinin gzlenmesi, spektrum izgilerine

    karlk gelen dalga boylarnn ve frekanslarn krnm olay ile hesaplanmas, Planck sabitinin

    elde edilmesi.

    TEOR

  • Deney Dzenei ve leyii

  • Sonu ve Yorumlar

    1. Lamba

  • 2. Lamba

  • 3. Lamba

  • 4. Lamba

  • II. DENEY: e/m ORANININ TAYN

    Ama

    Bu deneyde,

    Farkl elektrik potansiyelleri altnda hzlandrlan katot nlarnn dzgn

    magnetik alan iindeki hareketlerinin incelenmesi: elektromagnetik Lorentz

    kuvvetinin ve Biot-Sawart yasasnn katot nlarnn yrngesine gre

    incelenmesi;

    Katot nlarnn yk bl ktle (e/m) orannn hesaplanmas;

    Yk bl ktle oranna gre katot nlarnn, elektrik yk tayan atom alt

    paracklardan olutuunun anlalmas amalanmaktadr.

    TEOR

    e / m deneyi, ilk kefedilen atom alt parack olan elektronun yk bl ktle(e/m)

    orannn hesaplanmasn salamaktadr. Deneyin sonucunda bu oran bilinen en kk atom

    olan Hidrojen atomu iyonunun yk bl ktle oran ile karlatrlarak katot n

    paracklarnn yani elektronlarn gerekten de atom alt paracklar olduu kantlanacaktr.

    Ykl bir paracn dzgn bir elektromagnetik alandaki hareketi vr hz ile hareket eden elektrik yk q (genelde bir paracn yk bu harfle gsterilir

    ama unutulmamaldr ki eksi art ve ntr olmak zere tr parack vardr. lemlerde

    yklerin iaretine dikkat edilmelidir) olan bir parack elektrik alan E ve magnetik alan B ile

    verilen dzgn bir elektromagnetik alanda hareket ediyorsa, bu paraca etki eden

    elektromagnetik kuvvet Lorentz kuvveti ile ifade edilir:

    (1)

    Denklem (1), MKS birim sisteminde ifade edilmitir. Lorentz kuvvetinin etkisi altnda

    hareket eden q ykl ve m ktleli cismin yrngesi aadaki hareket denkleminin zm ile

    belirlenir

    (2)

    burada x(t) r ve ar srasyla cismin t anndaki konumunu ve ivmesini gstermektedir.

    Not: Bu deneyde paracklarn sadece bir d magnetik alan etkisi altndaki hareketi

    inceleneceinden elektrik alan ihmal edilecektir( E = 0 ). Yani paraaca etki eden Lorentz

    kuvveti

    eklinde olacaktr.

  • Deney dzenei alr konuma getirildikten sonra 6,3V lik stc gerilim ile stlan

    katot evresinde elektrik ykl serbest katot paracklar oluur. En fazla 10 V luk Wehnelt

    gerilimi uygulanarak bu katot paracklar demet haline getirilir. V H = 120 300 V lik

    hzlandrc gerilim ya da anot-katot gerilimi ile hzlandrlan katot paracklar Wehnelt

    silindirinin u ksmndan dorusal bir yrnge izleyecek biimde dar karlar. Katot

    paracklarnn vakum tp iindeki gazn atomlar ile arpmas ile yaklak 120 Vden

    sonra atom uyarlr ve katot paracklarnn yrngesini gsterecek biimde mavimsi bir k

    yayar. Bu aamaya kadar katot nlarnn hareketi u ekilde ifade edilebilir.

    V H hzlandrc geriliminin etkisi ile hzlanan q ykl paracklarn elektriksel enerjisinin

    tm,Wehnelt silindirinden ktktan sonra, enerjinin korunumu yasasna gre kinetik enerjiye

    dnr

    (3)

    burada v demet halindeki katot paracklarnn ya da bu paracklarn oluturduu katot

    nnnhzn gstermektedir.

    G kayna-2 ak konuma getirildikten sonra Helmholtz bobinlerinden 0-1A arasnda I

    akmnn gemesi salanr. Bu durumda akm arttrldka bobinlerin arasndaki blgede

    dzgn bir B magnetik alan oluur. Bu magnetik alana maruz kalan katot nlarnn

    yrngesi (1) denklemindeki ikinci terimle ifade edilen magnetik Lorentz kuvvetinin etkisine

    gre dorusallktan sapar. Akm artttrldka katot nlarnn yrngesi giderek bklr.

    Magnetik alanla katot nlarnn dorultular birbirine dik ise yrnge belirli bir akm

    deerinden sonra embersel olacaktr, magnetik alanla hz birbirine tam dik deilse yrnge

    helis biimindedir.

    lmlerin alnmas aamasnda, r yarapl bir embersel yrnge oluturulur. Bu

    durumda,katot nlarnn v hz ile embersel yrngede hareket etmesi iin magnetik kuvvet

    merkezcil kuvvete eit olmaldr

    (4)

    Denklem (3) ten v hz elde edilerek (4) te yerine yazlrsa katot nlarnn yk bl

    ktle oran aadaki biimde ifade edilir.

    (5)

    (5) ifadesine gre yk bl ktle oran sabit yarapl embersel yrnge iin hzlandrc

    gerilimin magnetik alana gre deiimi ile belirlenir.

  • Deney Dzenei ve leyii

    1- Deney dzenei laboratuar sorumlularnn yardm ile kurulur ve laboratuardaki tm

    lambalar sndrlr.

    2- G kayna-1 ak konuma getirilir;

    3- Yaklak 6 Voltluk stc potansiyel fark ve 1 A akm ile stlan katottan ykl,

    serbest paracklar oluturulur( Uyar: stc gerilimi 6.3V yi gememelidir);

    4- Anot-katot arasndaki potansiyel fark VH=0 volttan balayarak mavi renkteki katot

    nlar grnene kadar yavaa arttrlr(katot nlar VH=120 V civarnda gzlenmeye

    balar.);

    5- Katot nlar belirdikten sonra, Helmholtz bobinlerinden akm geirmek iin I =0-1

    A akm retebilen g kayna-2 ak konuma getirilir;

    6- I =0-1 A aras akmlar iin katot nlarnn yrngeleri incelenir;

    7- eitli hzlandrc gerilim ve akm deerleri iin katot nlarnn yrngelerindeki

    deiim gzlenerek, bobinlerden geen akmn, katot nlarnn maruz kald magnetik

    alann ve kuvvetin ynleri Lorentz kuvvetine ve Biot-Sawart yasasna gre belirlenir,

    8- Katot nlarnn bir embersel yrnge oluturmas salanr;

    9- embersel yrngenin apn ayn brakacak ekilde I,VH deerleri izelge 1. de

    yerine yazlr (bu aamada I=0,6-1 A akmlar iin emberin apn sabit brakan VH

    deerlerinin tespit edilmesi kolaylk salar);

    10- lmler tamamlandktan sonra g kayna-1 ve g kayna-2 kapatlr.

  • Sonu ve Yorumlar

    1. izelge 1. de elde edilen deerlere gre VH B2 grafiini iziniz.

    2. grafiinden yararlanarak katot nlarnn yk bl ktle oran hesaplanr.

  • III. DENEY: FRANK-HERTZ DENEY

    Ama:

    Civa elementinin uyarlma enerjisinin belirlenmesi, elektronun ilk uyarlm konumdan

    zemin konumuna dnerken dalga boyunun bulunmas.

    TEOR:

    1900l yllarda Planck ve dier bilim adamlarnn almalaryla gelimeye balayan,

    Kuantum Mekaniinin hem ispatna ynelik hem de sonularna ynelik yaplan deneysel

    almalardan biri olarak Franck-Hertz deneyi bilim tarihindeki yerini almtr. Deney

    Kuantum Mekaniinin en nemli varsaymlarndan birini ispatlamak amacyla, 1914 ylnda

    J. FRANCK ve G. HERTZ tarafndan yaplmtr.

    Deneyin amac herhangi bir atomun kuantumlu enerji seviyelerini belirlemek ten

    gemektedir. Atomik yap iinde ekirdein etrafnda kararl enerji seviyelerinde bulunan

    elektronlarn kararl olduklar bu seviyeden, bir st seviyeye kartlmalar iin enerji

    verilmesi Bohr postlalarndan biridir. Bu elektronlarn ksa bir sre sonra kararl

    olduklar eski enerji seviyelerine geri dneceklerdir. Bu durumda:

    a) Eer uyarlan elektronlarn kararl olduklar seviyelerine geri dnerken

    yaynlayacaklar enerji bir ekilde llebilirse, bu elektronlarn enerji seviyeleri tespit

    edilmi olacaktr.

    b) Eer elektronlar kararl olduklar seviyeden bir st enerji seviyesine karmak iin

    verilmesi gereken enerji llebilirse, yine elektronlarn enerji seviyeleri tespit edilmi

    olacaktr.

    Franck-Hertz deneyi yukarda belirtilen ve atomu oluturan elektronlarn enerji

    seviyelerini bulmak iin yaplmas gereken iki metottan ikincisinin mant ile alan bir

    deneydir. Deneyde ekil 7.1 de gsterilen ve Franck-Hertz tp olarak adlandrlan tp

    kullanlacaktr.

    Kesikli izgiler kafesleri tasvir etmektedir. Kafesler arasndaki blgede hzlandrlan

    elektronlar ile tp iinde bulunan ve spektrumu incelenecek olan atomlarn arptrlmas

    salanr. U1 gerilimi katot ile birinci kafes g1 arasna uygulanmtr. U1 gerilimi ile katottan

    sklen elektronlar tarafndan oluturulan uzay ykndeki yklerden kafes blgesine

    geecek olanlarn says kontrol edilir. U2 gerilimi kafes blgesine giren elektronlarn

    hzlandrlmasn salar. V0 gerilimi ise durdurucu potansiyel grevini grr.

  • ekil 1. Franck-Hertz tp

    Katot 6,3 voltluk fitil gerilimi ile beslenir. Bu sebeple katot etrafnda bir uzay

    yknn oluturulmas salanr. Tp iinde civa atomlar ile arptrlacak olan

    elektronlar bu elektronlardr. Bu elektronlar U1 gerilimi ile kontrol edilerek kafesler

    arasna gnderilir. U1 gerilimi genelde 0 volt deerinde tutulur. Seyrek olaraksa 0,5 ya da

    en fazla 1 volt deerine kadar ykseltilir.

    Katottan sklen ve sadece enerjisi yeterli olup ta birinci kafesi aabilen elektronlar

    anoda ulamak eilimindedirler. Bunun sebebi anot ve katot arasndaki potansiyel fark

    dolays ile elektrik alandr. (baknz ekil 2) Birinci kafesi aabilen elektronlar U2 geriliminin

    kontrolnde olan blgeye ulamtr. Bu blgede elektronlar U2 gerilimi ile hzlandrlrlar.

    Elektronlar tarafndan kazanlan bu enerji elektronlarn direkt olarak kinetik enerjilerinin

    artmas demektir ve burada (1) bants geerlidir.

    ekil 7.2. Franck-Hertz tp iindeki elektrik alan vektrlerinin ynelimleri.

    Bu gerilim altnda hzlandrlan elektronlar civa (Hg) atomlar ile arpacaklardr.

    arpmalarn yaps dnldnde sadece iki tip arpma vardr. Esnek ve esnek

    olmayan arpmalar. Esnek arpmada, arpmadan nceki ve sonraki momentumlar ile

    enerji korunur. Esnek olmayan arpmada ise arpmadan nceki ve sonraki durumlar

  • dnldnde sadece momentum korunur. Enerjinin korunumu yine geerlidir ancak

    dinamik adan kaybedilen ve sisteme verilen enerji paracklarn hareketinde kendisini

    direkt olarak gsterir. Dinamik anlamda enerji korunmaz.

    Bu durumda U2 gerilimi altnda hzlandrlan elektronlar ile civa atomlarnn iki tr

    arpma yapmas beklenir. Deneyde, artan U2 gerilimine karn katottan sklen ve anoda

    derek devreyi tamamlayacak olan elektronlarn oluturaca akm gzlenecektir.

    O halde U2 gerilimi arttka akmn da artmas gerekir. Devreye balanan bir ampermetre

    yardmyla bu art direkt olarak gzlenir. U2 geriliminin artrlmasna devam edildiinde

    elektronlarn ulat enerji civa (Hg) atomunun i yapsn bozacak ekilde olacaktr. Civa

    (Hg) atomunun bir elektronu, kendisine arpan ve hzlandrlm olan elektronun enerjisini

    alarak bir st enerji seviyesine kar. Bu aamada hzlandrlan elektron, enerjisinin ok

    byk ksmn kaybetmi olacaktr. Kaybedilen enerji bu elektronun hareketinde ok

    nemli deiikliklere yol aacaktr. Ancak kaybedilmi enerji civa (Hg) atomuna hibir

    hareket zellii kazandramam sadece elektronlarndan birinin bir st enerji seviyesine

    gemesine neden olmutur.

    Kararl olarak bulunduu enerji seviyesinden bir st enerji seviyesine kartlan elektron

    ise 10^-8 saniye sonra karal olarak bulunduu enerji seviyesine geri dnecektir. Enerjisini

    kaybeden elektron ise yine anoda ulama abas iinde olacaktr. Ancak 2. kafese ulat

    anda V0 durdurucu potansiyelini hissetmeye balayacak ve enerjisinin ok byk bir

    ksmn kaybettiinden durdurucu potansiyeli aamayacaktr. Dolays ile bu elektron

    anoda ulaamayacaktr ve akmda keskin bir d gzlenecektir. U2 gerilimi artrlmaya

    devam edildiinde akmda yine artma gzlenecektir. U2 gerilimi artrldka elektrik

    alanlarnn dengelenmesi de deiecek ve alann sfrland blge anoda doru

    yaklaacaktr. Bu blge elektronlar ile civa (Hg) atomlarnn arptklar blgenin

    genilemesi demektir. O halde U2 gerilimini artrmaya devam ettiimizde civa (Hg) atomu

    elektronlarnn ikinci kez uyarlmas salanacaktr. Dolaysyla akmda yine artma ve

    dmeler gzlenecektir. Akm ile U2 gerilimi arasndaki iliki ekil 3.de gsterilen

    grafik olarak elde edilir.

    ekil 3. Akm-U2 grafii

    Grafikteki her tepecik civa (Hg) atomunun deerlik yrngesinde bulunan bir elektrona

    aittir. Durdurucu potansiyelin etkisi, esnek ve esnek olmayan arpma blgeleri anot

  • akmnda aka gzkmektedir.

    Deney Dzenei ve leyii

    Deney setini ekil 1 de grld gibi kurun. Zamanla artan art bir u gerilimi (UA)

    elde etmek iin 50 V deerinde sabit gerilim uygulamak zere ayarlanm bir g kayna

    nitesi kullann.

    EKL 1

    1) Us =1,5 V ayarlanr. (Hareket engelleyici gerilim)

    2)lk olarak, UA 20 V olarak verilir. (vmelendirici, dier bir deyile art u gerilimi)

    3)Franck-Hertz tp 190 0 Cye kadar frnda stlmaya balanr.

    4) UA deeri 60 V olarak arttrlr.

    5) DC lm ykselticisi uygun bir lee, rnein 10 microampere ayarlanr.

    6) Bilgisayardan Is-UA erisi elde edilir.

    Sonular ve Yorumlar

    1. Is-UA grafiini kullanarak, Is akmnn UA artarken minimum deerler alacan

    greceksiniz. Ardk iki minimum Is deeri iin uyarlma potansiyeli UA deerlerini

    bulunuz.

    2. Ortalama UA deerlerini bulunuz(uyarlma enerjisi).

    3.Uyarlma enerjisini kullanarak yaylan fotonun dalga boyunu hesaplaynz.

    Sorular

    1. Frank-Hertz tp deneyinde neler olduunu aklaynz.

  • 2.Uyarlma enerjisi nedir?

    3.Klasik ve kuantum fiziinin enerji ile ilgili kuramlar arasndaki fark nedir?

    4.Eer Frank-Hertz tpn stmam olsaydk I-V grafii nasl olurdu? Aklaynz

  • IV. DENEY: FOTOELEKTRK OLAYDAN PLANCK SABTNN

    BELRLENMES

    Ama

    Einsteinin fotoelektrik olay ile ilgili varsaymnn deneysel olarak snanmas,

    fotoelektrik olay kullanarak Planck sabitinin ve metal yzeyin i fonksiyonunun deerinin

    belirlenmesi.

    Teori

    Fotoelektrik olay ilk kez 1887 ylnda H. Hertz tarafndan gzlenmitir. Hertz em dalgalar

    zerinde deney yaparken, katotla anot arasnda hava boluunda oluan elektrik arklarnn,

    katot zerine mortesi k gnderildiinde daha kolay olutuunu farketti. Bu gzlemin

    zerinde Hertzin kendisi fazla durmad. Ancak baka fizikiler bu olay anlamaya altlar.

    Ksa zamanda bu olayn sebebinin, katot zerine gelen n frekans yeterince yksek

    olduunda katotdan elektron yaymlanmas olduu anlald. Bylece n, metal bir

    yzeyden elektron skme etkisine sahip olduu anlalm oldu. Biz bu etkiye fotoelektrik

    olay (etki) diyoruz. Ik tarafndan sklen elektronlara da fotoelektronlar adn veriyoruz.

    In metal bir yzeydeki elektronlar skc bir etkiye sahip olmas, n klasik em

    dalgalar teorisi ile aklanabilen bir olgudur. Bunun iin, em dalgalarn birbirlerine dik

    dorultularda salnan elektrik ve magnetik alanlardan olutuklarn dnmemiz yeterlidir

    (ekil 5.1). EM dalgann elektrik alan ykl bir parack olan elektrona eE eklinde bir

    kuvvet uygular. Burada E elektrik alan ve e elektronun ykn gstermektedir. Bu kuvvetin

    neden olduu itme nedeni ile bir elektron metal bir yzeyden sklebilir. Bu sebeple

    fotoelektrik olay balangta fizikileri ok artmam ve bu olayn klasik fizik ile

    aklanabilir olduu dnlmtr. Ancak fotoelektrik olaya ilikin yaplan daha detayl

    deneyler, bu etkinin klasik fizik ile aklanmasnn mmkn olmadn gstermitir.

    ekil 1. In elektromagnetik dalga modeli

  • 1902 ylnda P. E. A. Lenard metal plakadan k tarafndan sklen fotoelektronlarn

    enerjilerinin plakaya gelen n iddetine nasl bal olduunu belirlemeye ynelik deneyler

    gerekletirdi. Bu amala, k iddeti ayarlanabilir karbon ark lambas kullanarak metal bir

    plakay aydnlatt. Plakadan yaylan fotoelektronlar ikinci bir metal plaka kullanarak

    toplayan Lenard, toplayc plakay bir bataryann katoduna balad (ekil 2). Bylece

    toplayc plaka negatif yklenmi ve fotoelektronlar ile toplayc plaka arasnda bir itme

    meydana gelmi oldu. Bu durdurucu potansiyel engeli nedeni ile fotoelektronlarn tm

    kolayca toplayc plakaya ulaamazlar. Ancak kinetik enerjileri bu durdurucu potansiyel

    engelini aacak byklkte olan fotoelektronlar toplayc plakaya ulaabilir. Eer batarya

    tarafndan uygulanan gerilim artrlrsa belirli bir V deerinden sonra toplayc plakaya hi

    fotoelektron ulaamayacaktr. Bu V gerilim deeri fotoelektronlarn kinetik enerjilerinin

    maksimum deeri kadar olmaldr. Lenardn deney dzenei kabaca ekil 2de

    gsterilmitir. ekilden grld gibi toplayc plaka bir tel ile bir ampermetreye

    balanmtr. Toplayc plakaya ulaan fotoelektronlar bir akma neden olurlar ve bu akm

    ampermetre ile llebilir. Bylece toplayc plakaya ulaan fotoelektronlar ampermetre

    yardmyla belirlenebilir.

    ekil 2 Lenardn fotoelektrik olay incelemek iin kurduu deney dzeneinin bir benzeri

  • Lenardn deneyleri olduka ilgin ve n klasik em dalgalar teorisi ile

    aklanamayacak sonular ieriyordu. Lenard artc bir ekilde V durdurucu

    potansiyelinin metal plakaya gnderilen n iddetine bal olmadn grd. Oysa n

    klasik em dalgalar teorisine gre, n iddeti arttka metal yzeydeki elektronlar

    ivmelendiren elektrik alann deeri de artar. Bu ise fotoelektronlarn kinetik enerjilerinin

    artmas demektir ki bu ngr deney sonular ile uyumlu deildir. Deneylerini daha da

    detaylandran Lenard, farkl renge sahip k kullanarak deneyini tekrarlad. Bulduu sonular

    ilginti. Fotoelektronlarn kinetik enerjisi n rengine balyd. Yksek frekansl k

    kullanldnda fotoelektronlarn kinetik enerjileri de byk oluyordu. Lenardn deney

    sonular yle zetlenebilir:

    1) Metal yzeylerin n fotoelektrik etkisi sonucu elektron yayp

    yayamayacaklar, gnderilen n frekansna baldr. Metalden metale

    deien bir frekans eii vardr ve ancak frekans bu eik deerden byk olan

    k bir fotoelektrik olay oluturur.

    2) Fotoelektronlarn meydana getirdii akm, eer n frekans eik deerden

    bykse, n iddetine ballk gsterir. In iddeti arttka akm da artar.

    3) Fotoelektronlarn kinetik enerjisi n iddetinden bamsz olup gelen n

    frekans ile doru orantl olarak artar.

    In klasik em teorisi ile aklanamayan bu deney sonular 1905 ylnda A. Einstein

    tarafndan akland. Einstein devrimci bir yaklamla, n enerjisinin klasik teoride

    ngrld gibi dalga cepelerine dalm srekli bir enerji dalm eklinde deil de belirli

    paketciklerde toplanm olduunu ngrd. Einstein bu ngrde bulunurken Planckn siyah

    cisim radyasyonunu aklamak iin kulland varsaymdan ilham ald. Planck 1900 ylnda

    siyah cisim radyasyonunun doasn aklamak iin, bir kovuk ierisindeki duran em dalga

    kiplerinin enerjilerinin,

    En = nh (1)

    eklinde kuantumlu olduunu varsaymt. Bu formlde n bir pozitif tam say, em dalgann frekans ve h Planck tarafndan nerilen ve Planck sabiti olarak bilinen bir sabittir.

    Einstein, Planckn varsaymnn yalnzca duran em dalgalar iin deil tm em dalgalar iin

    geerli olduunu varsayd. Einsteinin varsaymna gre k, h enerjili kuantumlardan

    meydana gelmitir. Biz bugn n kuantumlarna foton adn veriyoruz. Bir k demetinin

    enerjisi E = nh eklinde verilir. n says demetin ka tane foton ierdiini gsterir ve k demetinin iddetini bu say belirler. Bu durumda tek bir fotonun enerjisini yalnzca frekans

    belirleyecektir. Bu varsaym ile Lenardn deney sonularn aklamak mmkndr. ekil

    5.3de bir sodyum metali zerine gnderilen k grlmektedir. ekil 3-(a)da k klasik

    em teorideki gibi srekli enerji ak biiminde resmedilmitir. Byle kabul edildiinde

    Lenardn deney sonular aklanamaz. ekil 3-(b)de ise Einsteinin varsaym dikkate

    alnm ve k, fotonlardan oluan kesikli enerji ak olarak dnlmtr.

  • Einsteinin varsaym nl Amerikal deneysel fiziki R. A. Millikan tarafndan uzun

    yllaryanllanmaya allmtr. Millikan, Einsteinin varsaymna, n klasik em dalga

    teorisineaykr olduu gerekesi ile kar km ancak 10 yl sren deneysel almalar

    sonrasnda,balangtaki beklentisinin tersine Einsteinin varsaymn dorulayan sonular

    elde etmitir.

    Millikan, Einsteinnin varsaymna dayanarak Planck sabitini yksek bir hassasiyetle

    lmeyi baarmtr. Millikann fotoelektrik olay ile ilgili deneysel almalar Einsteinnin

    varsaymn kantlayan nemli almalardan biridir. Bu almalar, Nobel komitesi tarafndan

    Einsteinnin fotoelektrik olay ile ilgili varsaymn dorulayan yeterli bir kant olarak

    grlm ve Einsteine 1921 ylnda Nobel fizik dl verilmitir. Millikan da fotoelektrik

    olay ve elementer elektrik yk ile ilgili deneysel almalarndan dolay 1923 ylnda Nobel

    fizik dl ile dllendirilmitir.

    Einsteinin varsaym gerektende Lenard ve Millikann fotoelektrik olay ile ilgili elde

    ettikleri deneysel sonular baar ile aklamaktadr. Bir fotonun enerjisini h olarak

    aldmzda bir fotonun metal yzey tarafndan sourulmas, metaldeki bir elektronun

    enerjisini h kadar arttrr. Enerjisi artan elektronlar hemen metal yzeyden ayrlamazlar

    nk elektronlar metal yzeye balayan bir potansiyel enerji mevcuttur bu nedenle

    elektronu metal yzeyden ayrmak iin W kadarlk bir i yapmak gerekir. Elektronun enerjisi

    h kadar arttnda bu enerjinin W kadarlk ksm elektronu metalden ayrmaya harcanmaldr.

    W ya metalin i fonksiyonu denir ve deeri metalden metale deiir. hW ise skm olacak ve geriye kalan h-W enerjisi ise

    elektronun kinetik enerjisi halinde kendini gsterecektir. Bu durumda fotoelektronun kinetik

    enerjisi,

    KE=h-W (2)

    olarak yazlabilir. Grld gibi fotoelektronun kinetik enerjisi yalnzca n frekans

    ile dorusal bir ballk gsterir. Metal iin eik frekans ise,

    (3)

    eklinde olacaktr. Bu eik frekansndan daha dk frekansa sahip fotonlar, metalden

    elektron skemezler ve fotoelektrik olay meydana gelmez. Ik demetinin iddeti arttnda

    artan yalnzca demetin ierdii foton saysdr. Her bir fotonun enerjisinde ise bir deiiklik

    meydana gelmez. Bu durumda metal yzeyden daha fazla sayda fotoelektron sklecek

    ancak bu fotoelektronlarn kinetik enerjileri deimeyecektir.

  • Fotoelektronlarn kinetik enerjileri ile n frekans arasndaki ilikinin dorusal olduu

    (2) bantsndan grlmektedir. Eer fotoelektronun kinetik enerjisinin fotonun frekansna

    gre grafii izilirse, grafiin bir doru verdii grlr. Bu grafiin eimi Planck sabitini ve

    grafiin frekans eksenini kestii nokta 0 eik frekansn verir. ekil 4de 1916 ylnda Millikan tarafndan elde edilen verilere dayanlarak izilmi kinetik enerji-frekans grafii

    grlmektedir. Grafik beklenildii gibi dorusaldr ve grafiin eiminden Planck sabiti

    h = 4,161015 eV.s olarak bulunur. Bu deer Planck sabitinin gnmzde bilinen deeri

    olan h = 4,13566751015 eV.s den sadece % 0,7 kadar farkldr. Grafikten eik frekans ise

    0 = Hz 4,39 1014 olarak okunur.

    Soru: Bu eik frekans iin metalin i fonksiyonu ne olmaldr ?

    ekil 4. Fotoelektronlarn maksimum kinetik enerjisinin foton frekansna gre grafii

    ekil 5. EM dalgalarn spektrumu

    (1) : AM radyo (2) : Ksa dalga radyo

    (3) : Televizyon, FM radyo

    (4) : Mikrodalgalar, radar (5) : Milimetre boylu dalgalar, telemetri

    (6) : Kzlalt

    (7) : Grnr k (8) : Ultraviyole

    (9) :X nlar , nlar

  • ekil 6. EM spektrumun grnr blgesi ve renkler

    Eer gnderilen n frekans sabit tutulup, plaka gerilimi deitirilirse ve plaka akm

    llrse ekil 7 deki grafik elde edilir. Burada I3>I2>I1 olmak zere farkl k iddeti

    iin Ip=f(V) bamll grlmektedir. Katot yzey maddesi ayn olduundan her k

    iddeti iin de durdurucu gerilim ayndr.

    ekil 7. Sabit frekans ve farkl k iddetlerinde plaka akmnn hzlandrc potansiyele

    bamll

    Gnderilen n frekansn ve iddetini sabit tutup katotun yzey maddesini deitirerek

    deney yaplrsa ekil 8 deki gibi bir grafik elde edilir. Bu durumda farkl durdurma

    potansiyeli beklenmelidir.

  • ekil 8 Sabit frekans, sabit akm ve deiken yzey maddesi iin Ip=f(V) grafii

    Deney Dzenei ve leyii

    Deney dzenei ekil 1deki gibidir.

    ekil 1

    1.Giriim filtreleri biri dierinden sonra gelecek ekilde fotoselin k giriine

    yerletirilir.

    2.Deneyde oluan birikintileri yok etmek iin her lmden nce fotoseldeki anot 10

    saniye stlr.

    3. Fotoseldeki termal denge yaklak 30 saniye sonra tekrar salanr ve bundan sonra

    btn lmler yaplabilir. Ykselte elektrometre olarak kullanlr.

  • 4. Ykseltecin yksen empedans girdisi lmler arasnda sfr dmesi ile

    boaltlmtr.

    Tablo 1

    Sonu ve Yorumlar

    1. grafiini iziniz.(lgili renklere karlk gelen dalgaboylar Tablo 1. de

    verilmitir.)

    2. Bu grafiin eiminden Planck sabitini bulunuz.

  • Sorular

    1.Kuantum fizii ile klasik fizik arasndaki farklar nelerdir?

    2.Karl bulunma ilkesini (correspondence principle) aklaynz.

  • V. DENEY: TERMAL RADYASYON SSTEM

    Ama:

    Stefan-Boltzman yasasnn gzlemlenmesi

    Teori:

    Isl ma on dokuzuncu yzylda fizikileri en ok megul eden konularn banda

    geliyordu. Josef Stefan, John Tyndalln deneysel verilerinden faydalanarak 1879 ylnda

    sl ma iddetinin scakln drdnc kuvvetine bal olduunu gzledi. Daha sonra

    Boltzmann, termodinamik yasalarn kullanarak bu bulguyu teorik olarak da ispatlayarak

    daha da salamlatrd. Deneyimizde de dorulayacamz bu yasann, yani Stefan-

    Boltzmann yasasnn ifadesi yledir:

    4I e T (1)

    Burada I nmn iddetini ya da birim alan bana gc, e cisim yzeyinin nm

    yayabilirlik katsaysn, ise Stefan-Boltzmann sabitini temsil etmektedir. e says 0 ile 1

    arasnda boyutsuz bir saydr.

    Stefan-Boltzman sabitinin deeri S.I.de yledir: 8 2 45.6703 10 Watt/m K

    Isl ma yapan cisim, kendisinden daha souk bir ortamda ise mann bu ortamda

    alglanan net iddetinin belirlenmesi iin Stefan-Boltzmann yasas

    4 4net refI e T T (2)

    biiminde kullanlr.

    Stefan-Boltzmann yasas, teorik fizik tarihinin en nemli admlarndan biridir. Isl

    may teorik bir temele oturtmu ve on dokuzuncu yzyln sonlarnda bir ok kuramcnn

    karacisim masn bir dalm fonksiyonu ile ifade etmeye almasna nayak olmutur.

    Kuantum mekaniinin k noktas olan 1900 tarihli Max Planckn makalesi de karacisim

    masnn zmdr. Bu zmden yola karak, herhangi bir yaklatrma yapmadan

    Stefan-Boltzmann yasasn tam olarak elde etmek mmkndr.

  • Deney Dzenei ve leyii

    Deneyde kullanlan malzemeler unlardr:

    Inm Detektr

    Bu detektr, sl nmn bal iddetini

    ler. Sensr olarak kullanlan termopil,

    nmn iddetiyle orantl bir gerilim retir

    ve bu gerilim, detektre balanan bir

    voltmetreden okunarak iddet belirlenir.

    lm yaplmad srada detektrn kapa

    kapal tutulmaldr. Aksi takdirde termopilin

    referans scakl kayarak sonraki

    lmlerinizi etkileyecektir.

    Stefan-Boltzmann Lambas

    Stefan-Boltzmann lambas, deneyimizin yksek

    scaklk ksmnda o3000 C ye kadar scaklk kayna

    olarak grev yapar. Lamba 13 Voltun altnda

    gerilimlerde ve 2 il 3 Amperelik akmlarda

    kullanlmaldr. Lambann scakl aadaki

    karakteristik bantyla belirlenir:

    ref

    ref

    ref

    R RT T

    R

    (4)

    Burada T lambann scakl, R direnci, ref alt indisli byklkler de ortama ait

    scaklk ve direntir. direncin scaklk katsaysdr. 3 14.5 10 K

    Isl Inm Kb (Leslie Kb)

    Leslie Kbnn deiik nmlar yayabilen drt ayr yz, oda scaklndan

    o120 C ye dek scaklklara eriebilir. Her yznde scakln llmesi iin termoifte

    balanmak zere teller bulunmaktadr. Kbn snmas iin ayarlanabilir potansiyometre

    (dimmer) ile iddeti ayarlanabilen bir ampul kullanacaz.

    Deney iki aamadan olumaktadr. Yksek ve dk scaklklar iin Stefan-Boltzmann

    yasas salanmaya alacaktr.

  • Tablo 1.

  • A. Yksek Scaklk

    Bu aamada kullanlacak olan deney dzenei ekilde gsterilmektedir.

    Yksek scaklklarda ortamn scaklnn drdnc kuvveti filamann scaklnn

    yannda ok kk kalaca iin 4I T formln kullanacaz.

    1.Lambay amadan evvel oda scakln refT ln. Bu lm bir sonraki aamada

    da kullanlacaktr.

    2. Dzenei kurarak eitli gerilim deerleri iin ampermetre ve voltmetredeki

    deerleri okuyun.Bu deerleri Tablo 2e kaydedin.

    3. Deer okuma ilemini hzl yapmaya dikkat edin. Detektr kapandaki kilit

    halkasn lmlerinizi seri alamyorsanz kullanmayn. Bylece detektrn scakl sabit

    kalacaktr.

    4.Ohm kanunu yardmyla her gerilim deeri iin filamann direncini hesaplayn.Bu

    deerleri Tablo 2e kaydedin.

    5.Lambann karakteristik denklemini kullanarak scakl hesaplayn. Bu deerleri

    Tablo2e kaydedin.

  • B. Dk Scaklk

    Bu ksmda kullanlacak dzenek de yledir:

    Artk kaynan scakl ortamn scaklndan ok byk olmad iin kullanacamz

    forml 4 4refI e T T olacaktr.

    1.ekildeki dzenei kurun. Radyasyon sensrn kpten 3-4 cm uzakta tutun.

    2. Radyasyon kb kapal iken oda scaklnda kbn i direncini ve b deeri

    kaydedin.

    3. Kbn altrn ve gcn 10a getirin.

    4. Kbn i direnci yaklak 200 Ohma geldiinde lambay kapatn. Scaklk derken

    ohmmetrede deien her dire deerine karlk gelen sensrde llen nm iddetini

    tablo 3.ye kaydedin.

    5. Bu diren deerlerine karlk gelen scaklklar (Tc ) tablo 2 den bulup, Kelvin

    cinsinden (Tk ) tablo 3e kaydedin.

  • Sonu ve Yorumlar

    A. Yksek Scaklk

    Tablo 2

    - 4( )I f T grafii izerek eimini bulun.

  • B. Dk Scaklk

    Tablo 3

    - 4I f T grafiklerini izin

  • VI. DENEY: IIK HIZININ LM

    Ama

    Hava ortamnda k hznn llmesi.

    Teori

    Ik ve dier elektromanyetik dalgalarn bolukta ilerleme hz Maxwell denklemleri yardmyla

    olarak verilir. Burada 0 =8.854x10-12

    F/m boluun dielektrik geirgenlii; 0 =1.257x10-6

    H/m boluun manyetik geirgenliidir. In farkl bir ortamdaki ilerleme hz ise, b ve b

    srasyla ortamn bal dielektrik ve manyetik alan geirgenlii olmak zere

    ile verilir. Ortamn krlma indisi ise n boluktaki ve ortamdaki hzlarnn oranna eittir:

    ekil 1deki deney dzenei yardmyla n hava veya farkl ortamlardaki hzlar

    llebilir. Bu dzenek, cetvelli optik dzlem zerine yerletirilen k hz lm nitesi,

    osiloskop, hareketli ayna ve merceklerden olumaktadr. Ik hz lm nitesinde, k yayan

    diyot (LED) ve k alan diyot (fotodiyot) bulunmaktadr. Hareketli ayna ve mercekler

    araclyla, k yayan diyottan kan k nlarnn belirli bir yol aldktan sonra fotodiyot

    zerine dmesi salanr. Ik yayc sinyali ile alc sinyali arasndaki faz fark, n ald

    yola baldr. Bu yol llerek k hz hesaplanabilir. Bir osiloskop kullanlarak oluan faz

    fark Lissajous ekli ile gzlenir. ekil dz izgi halinde iken pozitif eimli izgi iin faz fark

    0 (sfr), negatif eimli izgi iin faz fark dir.

  • ekil 1. Ik hz lm dzenei

    Hava ortamnda k hzn lmek iin, n ald yol

    ile bulunur. Burada f kullanlan k kaynann modlasyon frekansdr. Ik hznn hava

    ortamnda hesaplanan gerek deeri 3x108

    m/s dir.

  • ekil 2. Hava ortamnda k hz lm emas

    ekil 3. Farkl ortamlarda k hz lm emas

    In su ve farkl ortamlarda hz, havadaki hz ile karlatrlarak bulunabilir (ekil 3). lk

    lmde k farkl bir ortam ierisinden geerken

  • olarak bulunur. In su srasyla, 2.248x108

    m/ olarak bilinmektedir. Ayrca suyun krclk

    indisi 1.333 dir.

    Deneyin Yapl

    1. Hava ortamnda k hznn lm iin ekil 1 de verilen deney dzenei kurulur.

    Hareketli ayna ve mercekler yardmyla gelen ve yansyan k nlar yatay zemine paralel

    olacak ekilde ayarlanarak, alc diyota maksimum sinyalin ulamas salanr.

    2. Ik hz lm nitesi krmz k yayan diyot lamba (LED) sahiptir. Alc ve verici

    sinyallerinin osiloskopta gzlenebilir hale getirmek iin lambann modlasyon frekans 50.1

    MHz den yaklak olarak 50 kHz e kadar drlr.

    3. Hareketli ayna, k hz lm nitesine mmkn olduunca yaklaacak ekilde

    yerletirilir (Cetvelli optik dzlemin 0 noktasna).

    4. Ik yayc sinyali ile alc sinyali arasndaki faz fark Lissajous ekli olarak osiloskopta XY

    modunda gzlenir.

    5. Ik hz lm nitesinin faz ayar dmesi ile Lissajous ekli, dz bir izgi haline getirilir.

    6. Faz fark oluncaya kadar hareketli ayna cetvelli optik dzlem zerinde kaydrlarak,

    aynann yerdeitirmesi llr (ekil 2). lmler tekrarlanarak, Tablo 1e ilenir. x

    7. In hava ortamndaki hz, (6) bants kullanlarak hesaplanr. Burada krmz k iin

    modlasyon frekans f= 50.1 MHz dir.

    8. Hava ortamnda k hznn gerek deeri kullanlarak bal hata hesab yaplr ve Tablo

    1e ilenir.

    9. In su iinde hznn bulunmas iin, su ile doldurulmu 1 m uzunluundaki silindirik tp

    yansyan k nlarnn yoluna yatay olarak yerletirilir. Bylelikle her iki ucunda cam

    pencereler bulunan tpten n paralel gemesi salanr (ekil 3).

  • 10. Hareketli ayna silindirik tpn hemen arkasna yerletirilir.

    11. Ik hz lm nitesinin faz ayar dmesi ile osiloskop ekrannda yine dz bir izgi elde

    edilir.

    12. Ik yoluna yerletirilen tp kaldrlr ve ayna Lissajous ekli tekrar ayn faz farkn

    verinceye kadar kaydrlr (ekil 3).

    13. Aynann x yerdeitirmesi birka kez llerek sonular Tablo 2ye ilenir.

    14. Deneyde k=0 durumu iin (12) bants

    kullanlarak n sudaki hz ve suyun krlma indisi deerleri hesaplanr.

    15. Bal hata hesab yaplarak sonular Tablo 2ye ilenir.

    16. In sentetik reine iinde hznn bulunmas iin, 30 cm uzunluundaki sentetik reine

    etkin yzeyleri yola dik olacak ekilde yerletirilir.

    17. Deneyin 10-15 admlar tekrarlanr. In reine ortamndaki hz ve reinenin krlma

    indisi hesaplanr ve sonular Tablo 3e ilenir.

    Sorular 1. In hzn neler etkiler? Aklaynz.

    2. Lissajous ekli nasl oluur? Aklaynz.

    3. Faz fark 0 (sfr), ve herhangi bir durum iin Lissajous eklini iziniz.

    4. In hz nasl deitirilebilir?

  • VII. DENEY: ELEKTRON SPN REZONANS (ESR veya EPR)

    Ama

    Difenilpikrilhidrazil (Diphenylpikrylhydrazyl, DPPH) rnei ile ESR dzenei kullanarak

    serbest elektronun g-faktrn ve sourma izgisinin yar geniliini belirlemek .

    Teori

    Atomik sisteme 0B

    d magnetik alan uygulandnda, atomun

    magnetik momenti ve

    d alan arasndaki etkileme sonucu atomik enerji seviyeleri yarlr. Bu etkileme iin

    potansiyel enerji

    cos00 BBV

    (1)

    ile verilir. ,

    ve 0B

    arasndaki adr.

    A) Elektron spininin olmad tek elektronlu atoma dzgn magnetik uygulandn

    varsayalm (normal Zeeman etkisi). Elektronun ekirdek etrafndaki yrngesel hareketinden

    doan yrngesel magnetik momenti, elektronun L

    yrngesel asal momentumuna

    baldr:

    Lm

    eg

    2

    = L

    (2)

    Son denklemdeki g ve , elektronun yrngesel hareketi iin sras ile Land g faktr

    ve jiromagnetik orandr. zBB 00

    alnr ve Denklem 2, Denklem 1de yerletirilirse

    magnetik alanla etkileme Hamiltonian iin

    zz LBLBm

    egV 00

    2 (3)

    elde edilir. 0B

    , L

    , ve zL nin ynelimleri ekil 1de grlmektedir. ve n kuantum

    saylar ile belirtilen durumdaki elektron iin mLz yazlabilir. Buradaki m =- ,-

    +1, ., -1, olmak zere 2 +1 deer alabilen yrngesel manyetik kuantum saysdr.

    Bylece magnetik alanla etkileme enerjisi

    mBgmBm

    egV B 00

    2 (4)

  • deerlerini alabilir. Denklemdeki m

    eB

    2

    byklne, Bohr magnetonu denir. Saf

    yrngesel manyetik moment iin g Land g faktr 1dir ( g =1).

    ekil 1. Vektrlerin ynelimleri. ekil 2. Magnetik alann fonksiyonu olarak

    serbest elektronun enerji halleri.

    B) Dzgn magnetik alan iinde bulunan yaltlm bir elektron gz nne alalm (elektron

    spin rezonans). Elektronun spini sonucu sahip olduu s

    spin magnetik momenti, elektronun

    S

    spin asal momentumu ile orantldr:

    Sm

    egss

    2 = Ss

    (5)

    Buradaki sg ve s , elektron spini iin sras ile Land g faktr ve jiromagnetik orandr.

    Serbest elektron iin sg =2.0036 dr. zBB 00

    alnrsa magnetik dipoln magnetik alanla

    etkileme Hamiltonian iin

    zszss SBSBm

    egV 00

    2 (6)

    yazlabilir. Elektronun spin kuantum says s ise magnetik spin kuantum says sm ;

    ssss ,1,...,1, deerlerini alabilir. Serbest elektron iin s =1/2 ve sm = 1/2

    olduundan magnetik alanla etkileme enerjisi

    2/00 BgmBgV BssBss (7)

  • deerlerini alabilir. Elektronun magnetik momenti alana paralel )2/1( sm veya zt paralel

    )2/1( sm ynelebilmekte ve herbir ynelime karlk enerjiler farkl olmaktadr. ekil

    2de bu enerji seviyelerinin d magnetik alanla deiimleri grlmektedir. Bylece magnetik

    alan uygulamadan nceki enerji seviyesi ikiye yarlmaktadr. st ve alt enerji seviyeleri

    aral (enerji seviyesindeki yarlma)

    E 000 )2/(2/ BgBgBg BsBsBs (8)

    deerinde olup uygulanan magnetik alanla orantldr. iftlenmemi elektron, hf enerjili

    elektromagnetik may sourarak veya salarak iki enerji seviyesi arasnda gei yapabilir.

    Geiin gerekleebilmesi iin

    E 0Bghf Bs (9)

    rezonans koulu salanmaldr. Laboratuardaki ESR deneyinde kullanlan mikrodalgalarn

    frekans 146 MHz tir. Rezonans frekans f ve uygulanan dzgn 0B alan bilindiinde sg

    faktr belirlenebilmektedir.

    ESR deneylerinde serbest radikaller gibi iftlenmemi spin (paramagnetik merkez)

    ieren molekllere sabit frekansl mikrodalgalar gnderilir. D 0B magnetik alan, ms = +1/2

    and ms = 1/2 enerji durumlar aral genileyerek hf mikrodalga enerjisine eit

    oluncaya kadar artrlr. Bu koullar altnda iftlenmemi elektronlar, iki spin hali arasnda

    gei yapabilir. Serbest radikalller topluluu termodinamik dengede ise istatistik dalm

    kT

    hf

    kT

    EE

    n

    n altst

    alt

    st expexp (10)

    Boltzmann dalm ile betimlenir. T, mutlak scaklk ve k ise Boltzmann sabitidir. stn

    ve altn , sras ilke st ve alt enerji seviyelerinde bulunan paramagnetik merkezlerin saysdr.

    Denklem 10a gre st enerji seviyesindeki nfus daha az olacandan alak enerji

    seviyesinden yksek enerji seviyesine gei (sourma), tersi geiten daha olasdr ve net

    enerji sorulmas gerekleir. Dk enerjili halin nfusuna ve gei matris elemanna bal

    olan bir olaslkla gei gerekletirinde osiloskop ekrannda sinyal oluur.

    Gerek sistemlerde rnein serbest radikallerde elektronlar serbest deildir. Bu

    nedenle iftlenmemi elektron, asal momentum kazanabilir veya kaybedebilir ve g

  • faktrnn deeri, serbest elektronunkinden farkldr. iftlenmemi elektronun evresi ile

    etkilemesi, spektral izginin eklini deitirir.

    Bu deneyde analiz edilecek rnek, paramagnetik DPPH (Diphenylpicrylhydrazyl)

    serbest radikalidir ve ekil 3te grlmektedir.

    ekil 3. Paramagnetik DPPH serbest radikali. ekil 4. ESR cihaznn lm kprs

    C) iftlenmemi elektron spinine ve yrngesel asal momentuma sahip atoma

    zBB 00

    magnetik alan uygulanrsa, ekirdek spini ile etkileme ihmal edildiinde, Land g

    faktr

    )1(2

    )1()1()1(1

    jj

    ssjjg j

    (11)

    olmak zere d alanla etkileme enerjisi iin

    jjBJ mBgV 0 (12)

    yazlabilir (Anormal Zeeman etkisi). J , toplam asal momentum kuantum saysdr ve

    toplam magnetik kuantum says jjjm j ,...,1, deerlerini alabilir. Elektron spin

    rezonans deneyinde magnetik geiler iin seim kural 1 jm dir ve sourma koulu

    0BghfE jB dr.

  • DENEYN YAPILII

    ekil 4te grlen simetrik beslemeli kpr devresi, bir kolunda R direnci dierinde

    rezonatr iermektedir. Spin rnei rezonatrn bobini iine yerletirilir. Her iki kolun

    kompleks impedans eitlenince kpr dengeye gelir ve a ile b noktalar arasnda potansiyel

    fark kalmaz. Helmholtz bobinlerinden geen akm deitirilerek rnein iinde bulunduu

    dzgn magnetik alan deitirilir. Eer d alan, rezonans koulunu salayan deere

    ayarlanrsa kpr dengesi bozulur ve a ile b noktalar arasnda potansiyel fark dorultularak

    ykseltilir. Magnetik alan, 50 Hz frekansl alternatif akmla (gerilim 2V) modle edilirse,

    saniyede 100 kez rezonans noktasndan geilir (ekil 5)

    ekil 5. Toplam magnetik alann B0 ve B~ dzgn ve alternatif bileenleri vardr. B0 alan

    rezonans koulunu saladnda (B0= Br) osiloskopta sinyal grnr.

    nce kpr dengeye getirilmelidir. Bunun iin d magnetik alan uygulanmadan

    rezonatr zerindeki R dnen anahtar merkezi konumuna ve C dnen anahtar ise en soldaki

    durma konumuna getirilir. ESR g kaynann kpr dengeleme (Brcken Abgleich)

    dmesine baslr, osiloskop girii d.c. ye ve 1 V/cm ye ayarlanr. Daha nce GND modunda

    osiloskop ekrannda grlen tek lkl nokta, konum (Position) dmesi ile koordinat

    eksenlerinin balang noktasna tanm olmaldr. Ekranda grlen yatay izgi, Zero

    dmesi ile sfra getirilir.

    Sourma sinyalini aratrmak iin bobin akm 1.3 Ae ayarlanr, dmesine

    baslr ve yine Zerodmesi ile ekrandaki sfr izgisi merkeze alnr. Srekli Zeroile

    dzelterek C dmesi ile sinyal aratrlr. Sinyal grnr grnmez, iki izgi Phase

    dmesi ile aktrlr. Rezonatrn rezonans frekans, osilatr frekansna eit deilse sinyal

    asimetrik grnr. Osiloskopta maksimum genlikli simetrik sinyal elde edinceye kadar C

    dmesi ile rezonatr tonlamas yaplr. Sinyal ykseklii 8-10 cm olana kadar osiloskop

  • duyarl artrlr. Bobindeki d.c. akm deitirilerek, minimumu y-ekseni zerinde olacak

    ekilde sinyal ekran merkezine alnr. Bu srada gerekirse Phase dmesi ile dzeltme

    yaplr. Devreden geen d.c. akm deerinden Br rezonans alan hesaplanr.

    Sinyal, x-ekseni sinyal yksekliinin yarsndan geecek ekilde ayarlanr ve alternatif

    gerilim modulasyonu kaldrlrsa bobindeki d.c akm yavaa deitirerek hareket eden

    lekenin x-eksenini kestii iki akm deeri llr. Bu akmlarn fark sinyalin yar geniliini

    verir. Aada deneyin admlar daha ayrntl anlatlmaktadr.

    Land g-faktrnn belirlenmesi

    - Universal g kayna n yznde bulunan, doru gerilimi ayarlayan V etiketli dnebilen

    dmeyi sfra getiriniz. Bu gerilime karlk akm ayarlayan A etiketli dmeyi saa

    evirerek 5 amper deerine ayarlaynz.

    - Alternatif gerilimi 2 volta ayarlaynz (bu deer 50 hertzlik frekansa karlktr).

    - ESR sinyalinin osiloskopta gzlenmesi iin doru gerilim, alternatif gerilimle st ste

    bindirilir.

    - Universal g kaynan, ESR g kaynan ve osiloskopu altrnz.

    - ESR g kaynann kpr dengeleme (Brcken Abgleich) dmesini bastrnz.

    - ESR rezonatrnn R dnen anahtar, orta konumunda olmal ve C dnen anahtar ise en

    soldaki durma konumuna getirilmelidir.

    - Osiloskopta X-Y modunu seiniz.

    - X kanal iin GND modunu, Y kanal iin d.c modunu seiniz.

    - Her iki kanal iin de sinyal duyarl 1 V/cm olmaldr.

    - Bu durumda osiloskop ekrannda tek bir nokta grmelisiniz. Bu noktay, konum (Position)

    dmesi ile koordinat eksenlerinin balang noktasna taynz.

    - ESR g kaynann kpr dengeleme (Brcken Abgleich) dmesinin sandaki (zerinde

    ~ iareti olan) dmeyi bastrnz. Osiloskopta yatay bir izgi grmelisiniz.

    - Universal g kaynann doru gerilimini, dijital multmetre 1.3 amper civarnda bir akm

    gsterinceye kadar artrnz.

  • - Rezonatr zerindeki C dmesini, osiloskopta bir sinyal grnceye kadar dikkatli ekilde

    saa dndrnz. Bu srada, ekranda daha iddetli bir sinyal elde etmek iin osiloskopun X ve

    Y kanallarnn duyarl 0.5 V/cm ye veya daha yksee artrlabilir.

    ekil 6. Deney dzenei.

    -Sinyal grnr grnmez, iki izgi, ESR g kaynann faz (Phase) dner dmesi ile

    aktrlr.

    - Rezonatrn C dmesi ile mmkn olduunca simetrik sinyal elde edilmeye allr.

    - Universal g kaynandaki doru gerilim drlerek osiloskop ekranndaki sinyalin

    minumumu, osiloskopun Y ekseni zerine getirilir. Bu srada sinyalin simetrikletirilmesi iin

    yine rezonatrn C dmesi kullanlr.

    - Ekrandaki sinyal, ekil 7dekine benzediinde iyi bir rezonans sinyali elde etmi olursunuz.

    - Dijital multimetreden Ir rezonans akmn okuyunuz ve sonular ksmna yaznz.

    ekil 7. Rezonans sinyali.

  • Yar band geniliinin belirlenmesi

    - Konum (Position) dmelerini evirerek x eksenini, sinyal yksekliinin yarsna gelecek

    ekilde ayarlaynz.

    - Sinyalin X ekseni ile sada ve solda kesitii noktalarn X deerlerini okuyunuz ve sonular

    ksmna yaznz.. Ayrca osiloskoptaki X ve Y kanallarnn duyarln da sonular ksmna

    yaznz Bu ilemler sresince osiloskoptaki X ve Y kanallarnn duyarln deitirmeyiniz.

    - . Kesime noktalar arasndaki uzaklk amper olarak yar band geniliini verir. Bu amala

    alternatif gerilimi keserek rezonatr doru gerilime balaynz (yani, doru gerilim giriini

    alternatif gerilim giriine balayan krmz kabloyu devreden karnz ve rezonatrn mavi

    balant kablosunu artk serbest olan doru gerilim giriine balaynz.

    - ESR g kaynandan osiloskopun X kanalna bal olan BNC kabloyu sknz ve

    sktnz ucu adaptre balaynz. (ekil 3).

    - Adaptr, universal g kaynann doru gerilim giriine balaynz. Bu lm srasnda X

    ve Y kanallarnn duyarln deitirmeyiniz.

    - Osiloskopta tek bir nokta gzknceye kadar doru gerilimi deitiriniz. Grlen noktann

    yerini, konum (Position) dnen dmesi ile X ekseni zerine taynz. Universal g

    kaynandaki doru gerilimi deitirerek, bu noktay daha nce belirlediiniz iki kesime

    noktasndan biri zerine hareket ettiriniz.

    -Dijital multimetre zerinde akm okuyunuz ve sonular ksmndaki I1 karsna yaznz.

    - Noktay, dier kesime noktasna taynz ve akm deerini sonular ksmnda I2 karsna

    yaznz.

    SONULAR

    Hesaplarda kullanlacak parametreler:

    W= Helmholtz bobinlerindeki sarm says= 241; R= Bobinlerin yarap=0.048 m,

    0 =Boluun manyetik geirgenlii= 4 .10-7

    Tm/A

    f= ESR rezonatr iinde, uygulanan elektromanyetik dalgann frekans= 146MHz

  • Bobinin iinde oluan manyetik alan=B =125

    80

    R

    wI = 0.00451 Ir

    B =Bohr magnetonu= 9.27.10-24

    m2A , h=6.626.10

    -34 J.s

    jg =

    I1=

    I2=

    Yar band genilii=

    rrr

    r

    j IIBB

    fhg /414.2).00451.0/(01044.00.01044/

    B

  • VIII. DENEY:ZEEMAN DENEY

    Ama:

    Bu deneyde,

    Zeeman etkisi yani atomlarn spektral izgilerinin magnetik alan iinde

    ayrmalarnn incelenmesi,

    En basit ayrma yani "normal Zeeman etkisi" bir spektral izgisinin magnetik

    alan iinde bileene ayrlmas ve normal Zeeman etkisi kadmiyum spektral

    lambas kullanlarak gzlenmesi,

    Kadmiyum lambas farkl magnetik ak iddetleri iinde ve kadmiyumun

    krmz izgisinin (643.8nm dalga boylu) Fabry-Perot giriimmetresi

    kullanlarak incelenmesi,

    Sonularn deerlendirilmesi ile Bohr magnetonu hassas bir ekilde elde

    edilmesi amalanmtr.

    Teori

    1862 ylnn balarnda Faraday tarafndan alevin renkli spektrumunun magnetik

    magnetik alandan etkilendii gzlemlendi. Fakat bu baarl bir deney deildi. 1885 e

    Belikal Fievezin deneyine kadar bu konuda baarl bir deney yaplamad. Fakat bu deney

    de unutuldu ve bu tarihten 11 sene sonra Lorentz le birlikte alan Hollandal Pieter Zeeman

    tarafndan baarl bir deneyle k spektrumunun magnetik alandan etkilendiini yapt

    deneyle aklad.

    Atom spektrumunun magnetik alan iinde ayrmas

    Atomik kabuun teorisinin gelitirilmesinde nemli olan bu deney, artk renci

    laboratuarlarnda modern donanmlarla gerekletirilebilmektedir. = 643.8 nm dalgaboylu

    Cd-spektral izgisinin magnetik alan iinde izgiye ayrlmas, ki bu olay Lorentz z

    olarakta adlandrlr, Cd-atomunun (Cd atomunun 48 elektronu 2 8 18 18 2 eklinde

    yrngelere yerleir) toplam spininin S = 0 olduu tekli sistemini gsterir.

    Manyetik alann yokluunda 643.8 nm sadece enerji seviyeleri arasnda sadece D=> P

    arasnda tek elektronik gei mmkndr, bu ekil 1 de gsterilmektedir.

    Manyetik alann uygulanmas durumunda atomun enerji seviyeleri 2L + 1 tane bileene

    ayrlr.Bu bileenler arasnda mal geiler mmkndr ancak bunlar iin salanmas

    gerekenseim kurallar aadaki gibidir:

    ML= +1; ML= 0; ML= 1

    Yukardaki koullar salayan toplam dokuz tane izinli gei vardr. Bir gruptaki tm

    geiler ayn enerjiye dolaysyla ayn dalgaboyuna sahip olacak ekildedir. Bu 9 gei her

    grupta gei olacak biimde grupta toplanabilir. Bu yzden magnetik alan artrldnda

    spektrumda sadece izgi grlebilecektir.

  • ekil 1. Manyetik alanda bileenlerin ayrlmas ve izinli geiler

    lk grup ML = 1 koulunda manyetik alana dik olarak kutuplanan n s-izgisini verir.

    Orta grup ML =0 , -izgisini verir. Bu k alann ynne paralel olarak kutuplanr. Son

    grup ML = + 1, -izgisini verir, Cd manyetik alana dik olarak kutuplanmtr.

    Analizr yokluunda izgi ezamanl olarak grlebilir. Manyetik alan yokluunda

    gzlenen her halka, manyetik alan uygulandnda halkaya daha ayrlr. In geldii yol

    zerine bir analizr eklenirse, eer analizr dikey konumdaysa sadece iki -izgisi

    gzlenebilir, eer analizr yatay konuma dndrlrse sadece -izgisi grnr (enine

    (transverse) Zeeman etkisi). Kutup ayaklar delikli olduundan elektromagnet 90

    dndrlerek spektral lambadan alana paralel ynde gelen kla da allabilir. Bu n

    dairesel kutuplu olduu gsterilebilir. Analizr konumu ne olursa olsun, manyetik alan

    yokluunda gzlenen halkalarn her biri manyetik alan varlnda srekli olarak iki halkaya

    ayrlr (boyuna Zeeman etkisi). ekil 2 de bu olay zetlenmitir.

    Enine Zeeman etkisinin iki -izgisinin gzlenmesi iin elektromagnetler ters

    evrildiinde, manyetik alan iddetinin (magnetic field strength) artmasyla ayrlma

    byklnn artaca kolaylkla grlebilir. Dalgaboyunun says ynnden bu dalmn

    nicel lm iin Fabry-Perot giriimmetresi kullanlr.Fabry-Perot giriimmetresi yaklak

    olarak 300000 znrle sahiptir. Bu, yaklak 0.002nm dalgaboyu deiimi hl

    saptanabilir demektir.

  • ekil 2. Boyuna ve enine Zeeman etkisi

    Giriimmetre, i yzeyi ksmen yanstmal katmanla kaplanm iki paralel dz cam plakadan

    oluur. ekil 3 de gsterildii gibi aralarnda t mesafesi bulunan iki ksmi gei yzeyi (1) ve

    (2) ele alalm. Bu levha normalleri ile as yapacak ekilde gelen n AB, CD, EF, vb.

    nlarna ayrlacaktr, iki bitiik nn dalga cepheleri arasndaki yol fark (rnein AB ve

    CD);

    = BC + CK

    kadardr. Burada BK, CD nin normalidir.

    CK = BC cos 2 ve BC cos = t

    = BCK = BC (1 + cos 2) = 2 BC cos2 = 2 t cos

    elde edilir ve yapc giriimin olumas iin gerekli koul:

    ekil 3. Giriimmetrenin (1) ve (2) paralel yzeylerinden geen ve yansyan nlar.

    Giriimmetre aral t dir.

    n=2tcos

    forml ile verilir. Bu formlde n bir tamsaydr. Eer ortamn krlma indisi 1 ise, eitlik

  • aadaki ekilde deiecektir:

    n=2tcos (1)

    Denklem 1 temel giriimler denklemidir. ekil 4 de gsterildii gibi odak uzakl f olan

    mercein kullanlmasyla B, D, F paralel nlarn bir odakta toplayalm.

    ekil 4. Fabry-Perot giriimmetresinden grnen klarn odaklanmas.

    Giriimmetreye

    as ile gelen k yarap r = f olan halka zerine odaklanr, burada mercein odak

    uzakldr.

    , denklem 1 i saladnda, odak dzleminde parlak halkalar gzkecektir ve bu halkalarn

    yaraplar

    rn = f tan n = n (2)

    eklinde olacaktr.

    nin kk deerleri iin, rnein hemen hemen optik eksene paralel olan nlar iin;

    Son olarak aadaki eitlikler elde edilir.

  • Eer n parlak saakla uyuuyorsa, n tamsay olmaldr. Ancak, merkezde (cos = 1 veya =

    0 denklem [1] ) giriimi veren n0 genellikle tamsay deildir. Eer n1 ilk halkann giriim

    srasysa aka n1 < n0 dr nk n 1 = cosn1n0 . Bylece

    n1 , n0 dan kk olan ve n0 a en yakn olan tamsaydr. Bylece, genellikle desenin p-inci

    halkas iin iten da aadaki gibi verilebilir,

    Denklem-4 2 ve 3 denklemleriyle birletirirsek, halkalarn yaraplarn elde ederiz, np r iin

    rp yazarsak;

    Bitiik halkalarn yaraplarnn kareleri arasndaki fark sabittir.

    rp 2

    nin p ye gre grafiinin izilmesi ve rp 2

    = 0 ekstrapolasyonu ile belirlenebilir.

    imdi,eer spektral izginin birbirlerine yakn la ve lb dalgaboylu iki bileeni varsa, merkez a ve b de kesirli dzenlemelere sahip olacaklardr.

  • Burada n1,a, n1,b ilk halkann giriim srasdr. Bundan dolay, eer halkalar tm

    dzenlemelerle n1,a = n1,b rtmyorsa, iki bileen arasndaki dalga saylarnn fark basite;

    ve

  • DENEYN YAPILII

    Elektromagnet (elektromknats) dner tabla zerine konulur ve kadmiyum lamba iin

    yeterli arala (9-11mm) sahip olacak ekilde delikli iki kutup aya ile monte edilir.

    Manyetik ak oluturultuunda, ak bobinlerinin hareket etmemeleri iin kutup ayaklar ok

    iyi sktrlmaldr. Cd-lamba, kutup ayaklarna dokunulmadan bolua yerletirilir ve

    spektral lamba iin g kaynana balanr. Elektromagnet sarmlar (bobin) paralel olacak

    ekilde balanr ve ampermetre yoluyla 0 dan 12 Amper ve DC 20 Volt a kadar deiebilen

    g kaynana balanr. 22000 mF lk bir kapasitr g kaynann k ularna paralel

    balanarak DC gerilimdeki oynamalar azaltmak iin kullanlr. Deney dzenei ekil 5a ve

    5b de verilmektedir.

    Ray zerindeki tezgahta bulunan optiksel elemanlar aada verilmektedir (parantez iindeki

    deerler cm biriminde yaklak olarak konumlar belirtir):

    (80) CCD-Kamera

    (73) L3 = +50 mm

    (68) Skalal ekran (sadece klasik versiyonda)

    (45) Analizr

    (39) L2 = +300 mm

    (33) Fabry-Perot Giriimmetresi

    (25) L1 = +50 mm

    (20) Iris diyafram

    (20) Dner tabla zerinde bobinlerin arasna yerletirilen Cd-lamba.

  • ekil 5a. Zeeman etkisi iin deneysel dzenek.

    ekil 5b. Kamerasz Zeeman deney dzenei.

    Balang ayarlar ve boyuna Zeeman etkisinin gzlemlenmesi iin iris diyafram gzard

    edilir yani tam ak tutulur. Enine Zeeman etkisinin gzlenmesi srasnda, Cd-lamba

    tarafndan iris diyafram n az gemesi iin daraltlr ve k kayna gibi davranr.

    Giriimmetrede birletirilen L1 mercei ve odak uzakl f=100 mm olan mercek Cd

    lambadan gelen nlar paralel hale getirerek Fabry-Perot giriimmetresi iin uygun giriim

    deseninin olumasn salar.

    Etalon filtre 643.8 nm lik krmz kadmiyum izgisinin gemesini salar. L2 mercei

    tarafndan oluturulan giriim halkalar L3 mercei ile skalal bir ekran veya burada CCD

    kamera ile grntlenir. Halka aplar CCD kamera kullanlarak llebilir. Bu ilem CCD

    kamera ile verilen yazlm ile yaplmaktadr. CCD kamerasz Zeeman deneyinde giriim

    deseni, milimetrenin 1/100 i duyarllkla yatay ynde yerdeitirebilen kaydrma az zerine

    monte edilmi lekli ekran zerine drlr. Bu dzenekte sfr kabul edilen bir noktadan

    ekran hafife kaydrlarak lmler yaplabilir.

    Balang ayarlar:

    Cd lamba nn getii delik tabla ayaklarnn bast yerden 28 cm yukardadr. ris

    diyafram ve CCD kamera hari tm elemanlar monte edilmi olan optiksel tezgah, iris

    diyaframnn nceki konumuyla kutup ayaklarnn k deliinin birisi akacak ekilde

    elektromagnete yaklatrlr. L1 mercei, odak dzlemi k delii ile akacak ekilde

    ayarlanr. ekil 6 da gsterilen tm optiksel elemanlar ykseklikleri uyuacak ekilde

    yeniden dzenlenir. Bobinlerin akm yavaca 8 A e kadar artrlr (Cd lambann iddeti

  • artrlr) ve giriim halkalar L3 mercei ile gzle bile grlebilir hale gelir.

    ekil 6. Optiksel bileenlerin sralan (alttaki rakamlar cm cinsinden konumlar

    belirtmektedir).

    Son olarak optiksel tezgaha 8 mm odak uzaklkl mercee sahip bir CCD kamera eklenir

    ve bilgisayar ekrannda halka deseni belirir. Halkalarn en belirgin grntleri belirene kadar

    eim ve oda en iyi ekilde yatay ve dey dzlemde ayarlanr. Kamera ve yazlmn

    kuruluu ve kullanm iin el kitabna baknz.

    Kamerasz deney dzeneinde ekran yatay dorultuda hareket ettirilerek halkalarn

    grnmesi salanr (ekil 5b)

    Elektromagnet 90 dndrlr, iris diyafram eklenir ve analizr, -izgisi tamamen yok

    oluncaya ve iki -izgisi aka grlebilene kadar evrilir.

    Aklama: Deney sonularn iyi deerlendirebilmek iin ncelikle sarm akmna kar

    manyetik ak younluunun kalibrasyon erisine baklmaldr. Elinizde kalibrasyon grafii

    yoksa bir teslametre ile lmler alnarak akm-magnetik ak younluu grafii elde edilir.

    ekil 7 de kalibrasyon grafii verilmektedir. Grafie bakarak lmlerin hangi akm

    deerlerine kadar dorusal olarak deitii grlmektedir. ekil 7 erisi Cd-lamba

    yokluunda iki bobinin arasndaki yerde magnetik ak younluunun bobinlere uygulanan

    akma gre deiimine bal olarak llmtr. Bu merkezdeki deerler dzgn olmayan ak

    dalmnn hesabnda %3.5 artrlarak kullanlmtr.

  • ekil 7. ki bobinin arasnda (bobinler aras uzaklk 8mm) tam ortada magnetik ak

    younluu B nin Cd-lambann olmad durumda bobinlere uygulanan akma gre

    deiimi.

    lm ve Deerlendirilmesi

    1. Halka desenin yukardaki kurulum blmnde akland gibi tam anlamyla uygun

    olarak kurulmasnn salanmasyla, halkalarn yaraplarnn farkl manyetik ak

    younluklarnda llmesi salanabilir. Denklem 10 u kullanarak dalga saylarndaki uyuma

    fark n belirlenebilir. ki admda belirlenir: birincisi farkl sarm akmlar/manyetik alan

    iddetlerinde halka desenlerinin resimleri alnr. kinci admda, bu resimlerdeki halka aplar

    llr.

    Kameradan canl resim alabilmek iin mensnden seilir.

    Capture window mensnde, grntnn kontrast,parlakl ve doygunluu (saturation) gibi

    ayarlar mensnden seildiinde elde edilen men

    yardmyla optimize edilebilir.

    Grnt kalitesi ve belirli sarm akm en iyi ekilde elde edildiinde,

    menden

    seilerek resim alnr. Bu ilem yakalama ilemini kapatr ve resim

    uygulamann ana penceresinde grlr. Bu admda, seenei kullanlarak resmin

    ekildii sarm akm deeri yazlr. Bu daha sonradan oluabilecek karklklar nler.

    Bu admlar farkl manyetik alan deerleri iin rnein 5 A, 6 A, 8 A ve 10 A sarm

    akmlariin tekrarlanr. ncelikle bu resimler toplanr, mensnden

    seilerekhalkalar yaraplarnn llmesine balanr. Resim zerinde mouse srklenerek

    daire izilir.

  • Bu daire en iteki halkayla mmkn olduunca uygun olacak konum ve ebatlarda fit edilir.

    Dairenin yarap, alan ve evre uzunluu resmin altnda kk bir kutuda tablo halinde

    gsterilir(ekil-8). Burada yarap r1,a bizim iin nemlidir. Bu deneyde birimlerin nemi

    yoktur, bu kamerann kalibrasyonu iin herhangi bir ilem yaplmasna gerek olmadn

    gsterir. Resimde izilen daireler tm halkalara fit edilerek r1,b; r2,a; r2,b; r3,a. yaraplar

    elde edilir. Bu ilemleri elde edilen dier resimler iin de yapnz.CCD kamera kullanlmayan

    klasik versiyonda, halkalarn yaraplar aadaki yolla belirlenir.

    Skala 0 slash (The slash of the scale 0) halka ile akana kadar halka deseni iinden

    ap boyunca yatay olarak kaydrlr rnein sola doru drdnc halka ile. Sarmal akm 4 A

    olacak biimde manyetk alan ayarlanr ve halkalarn ayrlmalar gzlenir. Analizr dik

    pozisyonda yerletirilir bylece sadece iki s-izgisi grlr. 0 slash iki halkann

    dndakiyle en iyi akacak durumda ayarlanr, into which the fourth ring has split.

    Kaydrma aznn soketindeki ilk okuma alnr. Daha sonra 0 slash tm halkalar

    boyuncasoldan saa hareket ettirilir. Saa doru olan halkann en d halkasyla 0 slashn

    aktan son okuma alnr. Son okumadan ilk okuma karlp kiye blndnde yarap

    r4,b eldeedilir. Benzer ekilde nceki okumalar iin deerlendirmeler yaplarak

    yaraplar belirlenir. Farkl sarmal akmlar iin rnein 5 A, 6 A, 8 A ve 10 A ayn ilemler

    tekrarlanarak daha fazla yarap seti alnabilir (Further sets of radii). Kaydrma az

    kullanlarak, mm nin 1/100 dorulukla mm biriminde tm okumalar yaplr. Hl

    boyutlar nemli deildir nk deerlendirmeler yapldnda denklem 10 dan dolay

    boyutlar iptal olur. Klasik yola veya yazlm ve CCD kamera ile llp llmediklerine

    baklmakszn llen her yarap seti iin aadaki tablo yaplabilir.

    ekil 8. Giriim halkalarnn yaraplarn lmek iin kullanlan yazlmn ekran

    grnts.

  • Giriimmetre mesafesi t = 3x10-3 [m] dir. ki s-izgisinin dalga saylarnn farknn srasyla

    manyetik ak younluu ve sarmal akmn fonksiyonu olarak hesaplanmasnda denklem 10

    kullanld. Aadaki tablo sonular zetler:

  • /4-plakas genellikle izgisel eliptik kutuplu a dntrmek iin kullanlr. Bu

    deneyde, /4-plakas ters amala kullanlacaktr. /4-plakas, L2 ile analizr arasna

    yerletirildiinde, boyuna Zeeman etkisinin aratrlr. /4-plakasnn optik ekseninin

    dikeyle akmas durumunda eer analizr dikeyle +45 lik a yaparsa bir halka yok olur,

    eer 45 lik a yaparsa dier halka yok olur. Bu, boyuna Zeeman etkisinin nn dairesel

    olarak kutuplanmas demektir (zt ynde).

    ekil 9: Ak younluunun (B) fonksiyonu olarak = 643.8 nm spektral izgisinin

    Zeeman ayrlmas

    Uyarlar

    Deneyin yaplna balamadan nce laboratuvar sorumlusunun deney dzeneini ksaca tantmasn bekleyiz!

    Deneydeki lmlerin tamamlanmas iin ngrlen sre yaklak 60 dakikadr. Geriye kalan sre; lm sonularna ilikin hesaplarn yaplmas, Deney

    Raporu nun kurallara uygun bir biimde hazrlanmas, elde edilen sonularn

  • tartlmas ve Sorularn cevaplandrlmas iin yeterlidir;

    Deney grubundaki her bir renci deneydeki lmlerin alnndan sorumludur;

  • EK-A

    DENEY RAPORU YAZIM KURALLARI

    Deney raporlar, rencinin yapm olduu deneyi anlayp anlamadn lmede olduu

    kadar deney hakknda bilinmesi gereken temel kavram ve bilgileri de ierdiinden nemli bir

    temel kaynak olacak nitelikteki belgelerdir. Bu sebeple, yazlan raporlarn tertipli, dzenli

    olmas kadar ieriinin dolgun ve tatmin edici doru bilgilerle de dolu olmas sonralar ap

    okunduklarnda faydal bir kaynak olabilmeleri asndan son derece nemlidir. Bundan

    dolaydr ki deney raporlar hafife alnmamal, yazlrken gereken hassasiyetin, titizliin ve

    nemin verilmesi gereklidir.

    Deney raporu yazlrken, rapordaki bilgilerin tam ve eksiksiz olmasna; eksik veya yanl

    ya da fazla veya tekrar bilgilerin yer almamasna; Trke iml kurallarna uyulmasna ve

    kurulan cmlelerde geni zaman edilgen yklemlerin kullanlmasna azam derecede dikkat

    edilmelidir. Aada bir deney raporu iin rnek olarak genel bir ablon verilmitir.

  • KAPAK SAYFASI

    DENEY NO :

    DENEYN ADI :....

    DENEY TARH :.

    RENCNN

    ADI SOYADI :

    NUMARASI :

  • 1. DENEYN AMACI:

    Bu balk altna ksa, sade ve net bir biimde deneyin amac yazlr.

    2. DENEYN ANLAM VE NEM:

    Bu blmde deneyin anlam ve nemi zerinde durulur, Fizikteki kullanm amalarndan,

    faydalarndan ve dier gerekli temel bilgilerden bahsedilir. Bu blme yazlanlar konunun

    temelini tekil etmeli, fazla, gereksiz ve tekrar bilgilerden kanlmal, sade ve net bir ekilde

    yazlmaldr. Bu blme deney hakknda bilinmesi gereken temel bilgiler de yazlabilir.

    3. DENEY:

    3.1 Kullanlan ara ve gereler

    Deneyde kullanlan aletlerin isimleri yazlr.

    Deney dzenei emas izilir.

    4. DENEYN YAPILII:

    Bu blmde deneyin yapl anlatlr. Yaplan her bir deneyin bir standart yapl ekli ile

    genel bir anlatm ve yazm ekli vardr. Bunlar deney esnasnda deney sorumlular tarafndan

    renciye anlatlmaktadr. Gerekirse literatrden aratrma yaplabilir. Deney esnasnda

    anlatlan genel deney yapl ekli bu blme yazlr. Genel yapl ekli anlatldktan sonra

    yaplm olan deneye ait yapl bilgileri verilir.

    5. HESAPLAMALAR:

    Bu blme gerekirse deney esnasnda yaplan, yaplmasna ihtiya duyulan hesaplamalar

    ve grafikler verilerek aklamalarda bulunulur. Ayrca deney sonundaki sorular cevaplanmaldr.

    6. DEERLENDRME VE YORUM:

    Bu blm rencinin yapm olduu deneyi anlama ve zmsemesini lt iin

    olduka nemlidir. Deney sonucunda elde edilen verilerin deerlendirilmesi de bu blmde

    yaplr. renci yaplan deneyi ve kan sonular kendi gzyle deerlendirir. Sebep-sonu

    aklamasnda bulunur. Deney yaplrken kafalarda oluan sorularn cevaplar aranr ve

    yazlr.