TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ II

Elektromanyetik dalgaların frekansa veya dalga boyuna göre sınıflandırılmasıyla elektromanyetik spektrum elde edilir. Frekansı en küçük (dalga boyu en büyük) elektromanyetik dalgalar radyo dalgaları olarak adlandırılır. Frekansı en büyük (dalga boyu en küçük) elektromanyetik dalgalar ise gamma ışınları olarak adlandırılır.

Çıplak gözle görebildiğimiz, kırmızıdan mora kadar uzanan, 400nm ile 700nm arasındaki dalga boylarına karşılık gelen elektromanyetik spektrum bölgesine görünür bölge adı verilir. Görünür bölgede kırmızı rengin dalga boyu en büyük olup 700nm civarlarındadır.

Mikrodalgalar, santimetre mertebesinde ölçülen dalga boylarına sahiptir. Bu dalgalar bir mikrodalga fırınında bulunan yiyeceklerimizi ısıtan dalgalardır. Mikrodalgalar, maddeleri oluşturan atom ve moleküllerle etkileşerek, onların hareketlerinde sürtünme meydana getirmeleri nedeniyle ortaya ısı enerjisinin çıkmasına ve dolayısıyla maddelerin ısınmasına neden olmaktadırlar.

Planck sabiti, 6,62.10-34J.s değerine sahip kuantum fiziksel evrensel bir sabittir. Elektron volt: Bir elektronun 1 volt’luk potansiyel farkı altında kazandığı enerji olup; 1eV=1,6.10-19J veya 1J=6,25.1018eV dur.

Dalga boyu ile frekans arasındaki ilişki:

c = λ x f formülü ile verilmiştir.

3x108 [m/s] = λ x 500 KHz

λ = 600 [m] olarak bulunur.

Bir paketteki enerji miktarı ışımanın frekansıyla doğru, dalga boyu ile ters orantılıydı. Dolayısıyla kuantum mekaniğinin temel eşitliği,
E = h x v = (h x c) / λ ile ifade edilir. Planck, gerek duyduğu sabiti de h ile gösterdi ve bu sabit daha sonra Planck sabiti olarak adlandırıldı. Böylece ışık hızı (c = 3.10⁸m/s), ya da π sayısı gibi doğanın değişmez bir parçası olan ve doğada var olan en küçük açısal momentumu temsil eden, 6,62.10^-34Js değerindeki Planck sabiti de keşfedilmiş oldu. Formülü kullanarak,
v = c / λ
v = 3.10⁸ [m/s] / 1450 x 10^-9 [m]
Buradan da E = h x v
E = 1,37 x 10^-19 [J] bulunur.

Bir elementin kimyasal simgesi X ile gösterilirse, atom numarası ve kütle numarası cinsinden _Z X ^A şeklinde gösterilir. Örneğin, periyodik tablonun ilk elementi olan ve çekirdeğinde sadece 1 protonu bulunan Hidrojen atomu ₁H¹ şeklinde gösterilir. Yani Hidrojenin kütle numarası da, atom numarası da 1’dir. Doğada çekirdeğinde Nötron bulundurmayan tek element hidrojendir. Bunun dışındaki elementlerde, A ve Z numaraları arasındaki fark nötron sayısını vermektedir. Örneğin, Demir ₂₆Fe⁵⁶ şeklinde gösterilir. Bu gösterimden Z= 26 olduğu için proton sayısının 26 olduğu anlaşılır. Kütle numarası 56 olduğuna göre, nötron sayısı 56-26=30 olur. Doğada kararlı olarak bulunan en ağır element Uranyum’ da ise 92 proton ve 238 – 92 = 146 nötron vardır. Bundan dolayı Uranyum için Z=92, A=238 olur ve dolayısıyla Uranyum, ₉₂U²³⁸ şeklinde gösterilir.

Çekirdek fiziğinde elementlerin sadece fiziksel ve kimyasal özelliklerine göre sınıflandırılması yetersizdir. Çekirdeğin yapısına dayanan bir sınıflandırma gereklidir. Bir elementin bütün atomları aynı sayıda elektron içerir. Bunlara karşılık çekirdekler de aynı sayıda proton içerirler. Fakat nötron sayısında farklılıklar görülebilir. Yani bir elementin çekirdeğindeki nötron sayısı farklı olabilir. Proton sayıları eşit, nötron sayıları farklı olan çekirdeklere izotop adı verilir. ₉₂U²³⁵çekirdeği Uranyum için izotop çekirdek örneğidir.

Başlıca radyasyon çeşitleri, iyonlaştırıcı radyasyon ve iyonlaştırıcı olmayan radyasyon olarak iki ana grupta incelenebilir. Radyasyon etkisi altında elektronun çekirdekten koparak serbest hale gelmesi iyonlaşma olarak tanımlanmaktadır.

Frekansı en küçük (dalgaboyu en büyük) elektromanyetik dalgalar radyo dalgaları, frekansı en büyük (dalgaboyu en küçük) elektromanyetik dalgalar ise gamma ışınlarıdır.

Görünür ışıktan daha kısa dalgaboylarına sahip olan dalgalar elektromanyetik spektrumun morötesi bölgesindedir.

Bir elektronun 1 volt’luk potansiyel farkı altında kazandığı enerji olup;

1eV=1,6.10-19J

f=v/λ=(3.10⁸ m/s)/(600.10^-9nm).

İyonlaştırıcı olmayan radyason;

Radyo dalgaları

Mikrodalgalar

Kızılötesi dalgalar

Görünür ısık’tır.

N=6,023.10²³/226=2,65.10²¹

SI birim sisteminde soğurulma doz birimi gray (Gy)’dir.

Radyasyon kaynağına maruz kalınma süresi arttıkça alınan doz artar. Radyoaktif maddelerin saldığı α-ışınları, vücuda zarar verebilecek kadar derine işleyemez. Alınan radyasyon dozu radyasyon kaynağına olan mesafenin karesi ile ters orantılıdır. Radyasyon kaynağının uygun nitelik ve kalınlıktaki malzeme ile zırhlanması alınan iyonize edici radyasyon dozunu azaltır. Güneş ışığındaki morötesi ışınlar vücudun D vitamini yapmasına yardımcı olurlar.

Geiger-Müller Sayacı: Geiger-Müller sayacı, düşük basınçtaki bir gaz ile doldurulmuş silindirik bir metal tüp ve tüp ekseni boyunca uzun bir tel içerir.

T_1/2=750.365.24.3600=23652.10⁶s

λ=0,693/ T_1/2=2,9299.10^-11 s^-1