

Okunma: 55114 kez


Kuantum teorisi, atomik olaylardaki enerjiyi açıklamaya yarayan bir fizik teorisidir. Kuantum kelimesi yalnız başına kullanıldığında bir sistemin değiştirebileceği enerjinin küçük bir kısmı anlamına gelir. Mesela foton, elektromanyetik radyasyon kuantumudur. Kuantum teorisi enerjinin devamlı olmadığını ve seviyelere sahip olduğunu, bu seviyelerin küçük kademeler halinde değişebileceğini matematik ifadelerle açıklar.
Mesela; bir atomda elektronların çekirdek etrafında kendi yörüngelerindeki hareketleri, siyah cismin küçük miktarlar halinde ısı yayması(Max Planck'ın siyah cismin radyasyonunu buluşu), fotonun elektromanyetik radyasyonu (Bohr teorisi), fotoelektrik olayı, atom spektrumu (tayfı) kuantum teorisi ile izah edilebilir. Kuantum teorisi üzerine yapılan çalışmalar şunlardır:
Plank'ın radyasyon teorisi:
1901 senesinde Alman fizikçisi bir cismin ufak bir oyuğundan yaydığı ısı enerjisinin frekans dağılımını (radyasyonunu), ışığın elektromanyetik teorisine benzeterek, cisme ait en küçük parçalarının titreşimler yaparak yaydığı enerjisine benzetmiş ve matematik olarak bunu ifade etmiştir. Yaptığı hesaplardan, bu titreşimlerin genliklerinin sınırlı olması gerektiğini anladı. Mesela bir salınımın veya titreşimin genliği 1 m veya 2 m olabilmekteydi, arada bir değer alamamaktaydı. Bunun sonucu olarak, sadece belirli genlikteki salınımlara müsaade edildiğinden dolayı, enerji artık düzgün bir şekilde alınamamaktaydı veya yayılamamaktaydı. Böylece işlem sarsıntılı olarak, müsaade edilen bir genlikten diğer genliğe sıçrayarak ortaya çıkacaktı. Böyle bir sıçramayı ortaya çıkarmak için gerekli olan enerji miktarını bir kuantumluk enerji olarak isimlendirdi. Ayrıca bir kuantumluk enerjinin, salınımın frekansı ile, Planck sabiti denen sabit bir sayının çarpımına eşit olduğunu kabul etti. Bu sabite h=6,62·10-27 erg. saniye şeklinde çok küçük bir değer olduğu için sıçramalar da çok düşüktür.
Bu kabuller o kadar değişiktir ki, Planck bile geçerliliğinden şüpheye düştü. Ancak 1905'te Albert Einstein, önemli bir adım atarak, bunları ciddi bir şekilde inceledi. Işığın kendisinin kuantumların birleşmesinden meydana gelen taneciklerden ibaret olduğunun kabul edilmesi gerektiğine işaret etti. Yoksa, teoride bir dengesizlik ortaya çıkmaktaydı. Şimdi bu taneciklere foton denilmektedir ve bunların enerjileri, frekansları ile Planck sabitinin çarpımına eşittir. E=h·f. Bu kabul, metalik bir yüzeye ışığın çarpmasıyla bu yüzeyden elektronların koparılması olayını açıklayarak pekiştirdi. Buna fotoelektrik olayı denilir.
Dalga ve parçacık teorisi:
On yedinci yüzyılda Isaac Newton, ışığın parçacıklardan meydana geldiğini kabul etmiş ve bir geometrik optik geliştirmişti. Ancak daha sonra meydana gelen gelişmeler ve ışığın hızının diğer şeffaf cisimlerde ölçülmesi, James Clerk Maxwell'in geliştirdiği elektromağnetik dalga teorisinin kabulünü zorlamıştı. Ancak Einstein'in çalışmasıyla parçacık teorisi canlanmış ve dalga teorisiyle rekabet eder duruma gelmiş oldu.
Atom spektrumu (tayfı)
1993'te Danimarkalı Niels Bohr kuantum fikrini, klasik teorilerin o zamana kadar açıklayamadığı, atom spektrumu teorisine tatbik ederek önemli bir adım attı. İngiliz Ernest Rutherford'un yaptığı deneylerden, atomun minyatür güneş sistemi gibi, ortasında pozitif yüklü bir çekirdek etrafından dönen elektronlardan ibaret olduğu kabulünü getirdi. Ancak atomu tutan elektriksel kuvvetlerin, kütle çekim kuvvetlerinden farklı olduğunu iddia eden Maxwell, elektronların yörüngelerinde kararlı olmayacağını bildirdi. Buna göre elektronlar enerjilerini sürekli frekansa sahib olan ışık şeklinde yayacaklardı. Bu ise atom spektrumunda görülen ayrık frekansları açıklamaktan uzaktı. Hatta atomların kararlı durumu bile açıklanamıyordu.
Bohr klasik teorinin kabullerinden ayrılarak bazan eskiye taban tabana zıt yeni kabuller yaparak işe başladı:
- Elektronlar kararlı yörüngeye sahiptirler.
- Yörüngelerinde bulundukça enerji yaymamaktaydılar.
- Sadece belirli yörüngeler mümkündür. (Aynen Planek belirli salınım genliklerine izin verdiği gibi.)
- Elektronlar bir yörüngeden diğer yörüngeye sıçrayabilmektedirler. Ancak bu halde meydana gelen enerji farkı, foton yaymak veya almakla karşılanacaktır. Bu fotonun f frekansı da E enerji farkının h Planck sabitine bölünmesiyle elde edilecekti: f = E / h
Bu kabuller şaşırtıcı sonuçlar çıkardı. Bohr, yüksek bir yaklaşımla hidrojen atomunun spektrum frekanslarını hesapladı. Eski ve yeni kabullerin karışımı olan bu teorinin sonuçları artık herkesin dikkatini çekmekteydi.
Bir elektronun hareketinin kuantum sayıları denilen belirli sayılara bağlı olduğu anlaşılmıştı. Kuantum sayıları tam sayılar veya tek sayıların yarılarından ibaretti. Bu sayılar Bohr teorisindeki müsaade edilen yörüngelerle ilgiliydi. Bohr'un teorisiyle atomun içine nüfuz edilmekte olduğu için, bu teorinin önemi büyüktür. Ancak seneler sonra bilim adamları, bunun da açıklayamayacağı olaylarla karşılaştılar. Bunun sonucu olarak iki farklı yönden gelinerek bir modern teori geliştirildi.
Dalga mekaniği:
1923'te Fransız Louis de Broglie, ışığın dalgalar tarafından iletilen fotonlardan ibaret olduğunu iddia etti. Ona göre elektron ve diğer atomik parçacıklar da dalgalarla hareket etmekteydi. Ayrıca iddiasının Bohr'un müsaade edilen yörüngeler kabulüyle de uyuştuğunu gösterdiyse de pek dikkati çekmedi.
Erwin Schrödinger 1925'de bu iddianın dalga kısmını alarak, Newton'un mekaniğine tatbik etti. Bu yeni ortaya çıkan Dalga mekaniği'ne göre elektronlar parçacıklar olarak değil, farazi bir matematiksel uzayda yayılı dalgalar olarak belirmekteydi. Bu kabuller, Planck'ın salınımlarının kuantum davranışlarını, hidrojen atomunun spektrumunu açıklaması ve çok önemli kuantum sayılarını doğrudan doğruya ortaya çıkarması yönünden, ciddiye alındı. Daha sonra yapılan deneyler De Broglie'nin madde dalgalarının mevcudiyetini de göstermiştir
Matris mekaniği:
Werner Heisenberg de 1925'de tamamen farklı bir yol takip ederek, temel fiziksel büyüklükleri düzenli bir şekilde tablolar halinde yazdı. Bunlara matris denildiği için, teorisi de Matris Mekaniği olarak isimlendirildi. Bir parçacığın koordinatını ve momentumunu (kütlesiyle hızının çarpımı) q ve p ile gösterdiğinde p kere q'nün, q kere p olmadığını ve aradaki farkının Planck sabitiyle ilgili olduğunu keşfetti. Bu, günümüzde modern atom teorisinin temel taşlarından birini teşkil etmektedir. Heisenberg'in teorisi görünüşte çok farklı zannedilen Schrödinger'inkiyle aynı sonuçları vermekteydi. Paul Dirac ise, her ikisinin klasik mekaniğe çok benzeyen kuantum mekaniğinin özel bir şekli olduğunu gösterdi.
Belirsizlik prensibi:
Yukarıdaki gelişmeleri anlatan kuantum teorisi bir başarıdan diğerine gitmekteydi. Ancak temelinin fiziksel bakımdan tutarlı olduğunda hala şüpheler mevcuttur. Mesela p momentum ile q koordinatlarının çarpımında eğer q·p çarpımı, p·q çarpımına eşit değilse bu büyüklükler alışılagelen değerler alamamaktaydılar. 1927'de Heisenberg, belirsizlik prensibini ortaya koyarak bu konuda rahatlık sağladı.
Etiketler:
Bilimler
Fizik
Kuantum Teorisi
|1||belirsizlik ilkesi |
aaa bbbb 2006-04-10 16:16:53
belirsizlik ilkesini biraz daha açabilir misiniz?
|2||belirsizlik meselesi |
erdal bektas 2006-05-10 22:00:53
tekrar merhaba.
Kuantum teorisindeki belirsizlik ilkesi, bu haliyle ifade edilirsa iyi anlaşılmayabilir, bunun yerine "kesinsizlik ilkesi" deyimi daha uygundur.
(evet tersi kullanılır, ana certain=kesin uncertain=kesinsiz ucertainity=kesinsizlik, ortad determine kavramı falan yok görüldüğü gibi, kaynak: lectures on quantum mechanics)
sevgiler
|3||belirsizlik veya kesinsizlik ilkesi |
mert demir 2008-09-04 05:08:13
ilkeyi en basit şekliyle şöyle açıklayabiliriz elimizde bi elektron var ve biz aynı anda onun hem yerini hemde momentumunu bilmek istiyoruz.Fakat bunu yapabilmek için elektrona bakmak zorundayız bu seferde elektronun kaderini değiştirmiş oluyoruz şöyle ki normal dünyada bi cisme baktığımızda cismin yanında bizim gözümüzden çıkan fotonlar çok küçük olduğundan dolayı onu etkilemez fakat elektron için aynı şeyi söyleyemeyiz bir elektrona bakabilmek için bir mikroskop kullanmalıyız nekadar yerini kesin bilmek istersek o kadar enerjisi büyük ışın kullanırız bu kezde foton elektrona çarpınca kendi enerjisini elektrona verir ve momentumunu değiştirmiş olur yada enerjisi cok düşük bir ışın kullanırız böylelikle momentumunu tam ölçeriz fakat yerini tam bilemeyiz yani aynı anda hem momentumunu hemde yerini tam olarak asla ölçemeyiz.Bu belirsizlik/kesinsizlik ilkesi olarak anılıyor.
Peki benim düşümcemde şu bir elektronun konumunu tam olarak belirlemek icin gonderecegimiz ışının enerjisini ölçsek sonra elektronu alıp o anki enerjisini ölcsek kesin olarak.Ardından tam yerini tespit etsek.Ne olur evet o an sadece konumunu biliyormuşuz gibi gelebilir fakat momentumunuda biliyoruz ilk momentumu ile konum ölçmek için gereken momentumuda toplarsak o anki momentumuda biliyor oluruz bu açıdan bakınca belirsizlik/kesinsizlik ilkesi yok gibi görünmüyor mu?
|4||Kuantum Teorisi adlı yazının Etikliği |
Tuğcan yıldırım 2009-05-11 10:07:42
Bu yazının tıpa tıp aynısını ...http://www.megabilim.com/index.php/Fizik/Kuantum-Fizigi-Teorisi.html.. adresinde bulunması yazılan makalenin özgünlüğünün arastırılmasını gerektiriyor.
|5|| |
Tuğcan yıldırım 2009-05-15 05:18:27
Matris mekaniğiyle ilgili bilgilerinizi paylaşırsanız çok sevinirim.
|6||belirsizlik |
burhan gökdemir 2009-06-18 09:32:40
heisenberg e göre elektronun çekirdeğin içinde bulunup bulunmamasına karşın yapılan formülün uygulamasıyla daha çok açığa cıkıyor o yüzden buna bence kesinsizlik denemez herşey kesindir elektron yörüngededir ama elektronun ordaki belirsizliği için bunun adı belirsizlik ilkesidir
|7||qantum |
mert k... 2010-11-21 19:06:59
ben mert demir arkadasımızın demek ıstedığını bıraz açayım yanı belırsızlık olarak adlandırılan bu teorıde maddeler illa bunun bir elektron olması gerekmıyor maddenın mıkro dunyasında gerceklesen olaylar yada fizik kanunları maddenın katı sıvı gaz yada her ne haldeyse atomlar molekuller ve daha sonra maddenın o has olusmus halınden bahsedıyorum o halı ıle bu kanunlar aynı olmuyor bu da zaten kuantumun temelını olusturuyor yanı olasılıklar dızısını yukarda anlatılmak ıstenen zaten cıft yarık deneyınde ortaya cıkan olgulardan bırıdır bilinen uzere cıft yarık deneyındefoton yanı madde parçacıklarının tıpkı bır dalga ozellığı aynı zamandada tanecık ozellığı gosterdığı ortaya cıkmıstı ancak bız bunu gözlemcı ıle gozlemek ıstedığımızde olasılık kavramı gırıyor devreye yanı kuantumun temelınde madde parcacığı olarak adlandırayım aynı anda 1 den fazla yerde olabılıyordu buda kozmık bır etkılesım sonucu ortaya cıkıyor cunkı evrendekı tum hersey bırbırıyle etkılesım ıcındedır.yanı sadece senın dusunmen değil bu olay kozmık bır etkılesım sonrası bır dızı olasılıklar olusur yanı madde bana gore 1 delıkten gecıyor olarak gorunur ama her 2 delıkten yada 1 den gecıp daha sonra dığerınden gecıyor olabılır bu olasılıklar ızleyıcınınde devreye gırmesı seklınde olusur. evrende varsayılan buyuk patlamadan sonra bu dedığım gıbı bır takım kozmık olasılıklar dızısı olusmustur ve bunları etkılıyen evren sureklı genıslerken evrendekı tum maddeler hacmı olan olmayan hersey cunkı onlar ne kadar uzakta olursa olsunlar bırbırlerı ıle bır etkılesım ıcındedırler yanı dunyada gerceklesen bır olasılık ör. verecek olursak basımıza gelen bır kaza mesela dunyada bu kazayı olusturacak olasılıklar dızıısı sadece dunya ıcın değil tum kozmık evrendekı bır takım olasılıkların sonucunda olusur yanı sen bu evren de yaptığın tum hareketler sen ne kadar kucuk bır enrejı bır etkılesım yaratsanda evrendekı tum olasılıklar dızısınde senınde bır rolun olur bu yuzden belırsızdır bunlar yanlıs bılmıyorsam sımdı bır madde bulundu ısmını tam hatırlamıyorum bu mande evrende hıcbır hacım veya kutle kaplamıyor ancakk!! maddde nın etkısı saptana bılıyor buda su demek oluyor mesela bır gun sokakta yuruyorsunuz bır den ıcınıze kotu bır hıs belırdı ve otobuse atlayıp eve doğru yola cıktınız tam evın oraya varıyorsunuz evın onunde bır trafık kazası olmus ve kazayı yapan da dıyelım amcanız burda yapacağım benzetme sudur bız kazayı gormesekte kaza sonrası olusturduğu etkıden o kaza nın olduğunu bılırız yanı bız o maddeyı gormesek te etkılerınden onun varlığını kabul edebılrıız o araba kazasında sızı etkıleyen ıcınıze doğan hıstır buda sadece bızım evrenımızde değil paralel evrenlerın olduğunu varsayarsak o kazanın olması halınde evrenler arası kozmık olasılıklar dızısınde cok kucukte olsa değısıklıkler yaratacaktır sırf senın evrenınde değil paralel evrenlerdede yaratacağı ıcın o olar senın anlık geleceğını etkıler ve sende bundan haberdar olursun yanı evrende ınsan oğlu bu kozmık olasıılıklar dızısını cozebılsekı cozemez ozamn tanrı olmus olrduk geçmıse geleceğe ,amcanın basından gecmıs olan o trafık kazasına evrenın olusmuna herseye rol verebılırdı buda su dur yanı demıstım ya madde aynı anda 1 den fazla yerde oluyor bu dedığım su demek oluyor maddenın nerde olacağını ne zaman olacağını ne ıle etkılesım ıcerısınde olursa ne sonuclar vereceğını bu bırbırı ıcıne gırmıs olasılıklar dızısını sen belırlemıs oluyorsun ama sonucta bu nu yapsan bıle bu evrende sen yapıyor olabılırsın ama dığer paralel evrenlerdede bır takım etkılesımler olacağı ıcın senın bu olasılıklar elınde olsa bıle karsıt olasılıklar senın olasılıklarının sonucunu değiştirecektır buda su demek oluyor yanı bu tum olasılıklar dızısıne etkı edebılmek ıcın tum evrenlere etkı edebılmek gerekırdı bu da ancak tanrı etkısı olabılırdı ne demıstık basta kutlesı olmayan bır parcacık vardı o evrende yok olarak sanılıyordu ancak bır etkısı vardı buda onun varlığını kanıtlıyordu tanrıda boyle olabılır bu acından bakıldığında onun hacmı kutlesı olmasada tum paralalel evrenlere aynı anda etkı edebılen bır etkıdır bence oyle bır etkı kı o elektron gıbı 1 den fazla yerde değil heryerde olması lazımkı tum bu olasılıklar dızısıne etkı edebılecek bır etkılesım olustursun buda su demektır yanı bız ne yaparsak yaplaım onun sonucunu değiştirmemız ıcın yada ıstedığımız gıbı yapabılmemız ıcın tum evrenlerden bu etkıyı yaratmamız gerekmektedır o yuzden paralel evrenler arası olasılıkların sonucu belırsız bır dızı olusturur ancak sonuc değişmez 1000 kere bıgbang olsa olusum gene uyum ıcınde olacaktır buna soyle bır ornek daha vereyım sımdı elımız de 1 bardak su olsun bu su varolusu meydana getırıcek bır etkılesım olsun sımdı ılk once suyu hıc karıstırmadan baska bır bardağa dokelım doktuğumuzde suyun 1 sure sonra tekrar durgun hale geldığını gorururz daha sonra bu suyu karıstırıp dokelım baktığımızda su gene durgun hale gelmıstır yanı bız her ne yaparsak yapalım suyu bır yaradılış etkısı olarak gorurursek suyun ıcındekı herbır su atomunu 1 evren ve tum su atomlarını da bır bırı ıle aynı olan paralel evrenler olarak gorursek burdada bır olasılıklar dıızısının olusması gerekır ancak bız suya ne yaparsak yapalım gene su durgun hale gelıyor yanı paralel evrenler bır uyum sağlıyor bu da tek taraflı olarak olasılıklar dızısıını kontrol etmeye yada değiştirmmeye calısırsak bıle değişmiyor bunu tum paralel evrenlerde yaradılısı sağlıyacak etkıde yapmak gerekıyorkı dedığımız gıbı fotonun nerde olacağına bız karar verelım bızımde boyle bırseyı yapmamız ımkansız olduğumuz ıcın bu evrensel olasılıklar dızısınde sadece bır parca olarak rol oynuyoruz ve bu belırsızlıkte rolumuzun değerını bıle bılmıyoruz
Sadece kayıtlı kullanıcılar yorum yazabilirler.
Lütfen hesabınıza giriş yapınız veya kayıt olunuz.