ODTÜ Fizik Topluluğu Bülteni

ODTÜ FİZİK TOPLULUĞU BÜLTENİ

Kasım, 97

İçindekiler:

Önsöz	Merhaba
Saatinizde Gizlenmiş Enerji	Piezoelektrik
Ayın Bilim Adamı	Paul A.M. Dirac

MERHABA Tamamen amatör bir takımla ilk kez çıkardığımız bu bülteni seveceğinizi umuyor daha iyi şeyler üretebilmek için eleştirilerinizi bekliyoruz.

Saatinizde Gizlenmiş Enerji:

PİEZOELEKTRİK         İletken olmayan billurdan yontulmuş bir levhaya belli bir doğrultuda uygulanan bir baskı (çekme ya da sıkıştırma) sonunda, billur levhanın iki yüzünde ters işaretli yüklerin (+q ve -q) ortaya çıkmasıyla nitelendirilen olaydır.
        Pierre ve Jacques Curie kardeşler 1880'de Fransa'da kristalleri çeşitli yönlerden sıkıştırarak voltaj ürettiklerini keşfettiler. Ve buna piezoelektrik etki adını verdiler. Daha sonra bu olayın tersinir oldugu kanıtlandı.
         Tersinir bir olay olan piezoelektrik etki kuvars ve bazı seramiklerle (seignette tuzu ya da baryum titanat) özelbiçimde duyarlıdır. İki yüz üstünde elektrik yüklerinin bulunmasından dolayı bu yüzler üstüne yerleştirilen iki elektrod arasında bir U potansiyel farkı ölçülebilir. Ortaya çıkan elektrik yüklerinin yüzeysel yoğunluğu, uygulanan basınçla doğru orantılıdır. Oran katsayısına piezoelektrik modül adı verilir. Bu olayın tersinir bir niteligi vardır. Sozkonusu iki yüzün her biri üstüne +q ve -q yükleri uygulanırsa ya da bu yüzler arasına bir U potansiyel farkı uygulanırsa, levhanın belirli bir doğrultuda genleştigi ya da kasıldığı gozlenir. Uygulanan baskı U'ya orantılıdır. Sonuç olarak piezoelektrik etki ve bunun tersi, bir F mekanik kuvvetin bir elektriksel potansiyel farkına doğrudan donüşüm elde edilmesini saglar.
    Piezoelektrik Rezonans: Bir kuvars levhası bir fo mekanik titreşim frekansı olan esnek bir katıdır (genleşme ve sıkışma). Bu frekansın degeri :        fo=V/2e 'dir.
Burada V, titreşimin kuvarsta ilerleme hızı(3500 m/sn) ve e, titreşim dalgasının yarı uzunluğuna eşit olan levha kalınlığıdır. 1 mm'lik kalınlık icin: fo =3500/2x0,001=1750000 hertz. Bir kuvars levhası fo frekansında titreşim yaptıgında, bu levha üstüne uygun biçimde yerleştirilmiş iki elektrot arasında aynı fo frekansında degişen bir gerilim elde edilir. Dolayısıyla kuvars levhası salınan bir elektrik devresine benzetilebilir.
    Piezoelektrigin Uygulama Alanları: Piezoelektrik kristaller ve seramikler, mekanik titreşimlerin elektrik dalgasına,elektrik dalgalarının mekanik titreşimlerine çevrilmek istenen elektromanyetik çeviricilerde kullanılır.
( Son yılların önemli buluşlarından tarama problu mikroskoplardan biri olanTTM’ninde diğerlerinde olduğu gibi enönemli parçalarından birini, probun üç boyutta devinmesini, piezoelektrik seramikler oluşturuyor.)
   Radyo vericilerinin frekans kontrolleri, telefon iletişimi uygulamalarındaki dalga filtrelerinde kullanılırlar. Ayrıca kristal mikrofonlar, gemilerde derinlik ve hedef bulmaya yarayan sonar cihazlarda, piezokristalerinden yaralanılır. Sonar cihazında pi-ezoelektrik olayıyla su içine ses yayımı yapılır. Se-si çıkaran elektrik enerjisi titreşen kristalerdir. Ses yansıyınca bu defa kristaller suyun ses yuzünden sıkışmasıyla titreşir. Titreşen kristaller elektrik dal-gaları üreterek ses ve ekranda görüntü olarak hedef tespiti yapılır. Ters piezoelektrik yardımıyla bir se-ramik malzemede önemli ölçüde şekil degişimi o-luşturulabilir. İşte bu özellikler, hırsız alarm için ultrasonik ses üreteçleri ve ultrasonik cihazlar, oto-matik kapı açıcıları ve uzaktan kumanda araçları gibi çok sayıda özel amaçlı kullanım için olanak sağlıyor.

Ana Menü

PAUL A.M. DIRAC İngiliz teorik fizikçisi Paul Adrien Maurice Dirac, 1902'de Bristol'da doğdu. 20 Ekim 1984' de Amerika Florida da yaşama veda etti. Matamatiğe olan yeteneğini çok erken yaşta belli eden Dirac, önce Bristol Üniversitesinde Elektrik mühendisliği eğitimi gördü. Bu dönemde öğrendiği yaklaşıklık yöntemlerinden büyük ölçüde yararlanmıştır. Faz-lasıyla karmaşık olan gerçek doğaya ilişkin olgular, kesin matematik kurallarıyla tam açıklanmış ola-mazlardı ve bir fizikçi fikirlerini ancak gerçekliğin yaklaşık bilgileriyle geliştirebilirdi. Dirac, teorik fizik çalişmak üzere Cambridge-de St.John's College'a girdi. Dirac'in fiziğe ilk te-mel katkısı, 1926'da yazdığı bir makalede, kuantum mekaniğinin soyut bir matematik formülasyonunu vermesiyle olmuştur. Dirac'in, kuantum mekaniği matrisi ve dalga mekaniğinden daha kapsayıcı ve mantıksal olarak daha basitti. 1933'de Dirac Nobel Fizik ödülünü Schrodinger ile paylaştı. Dirac kuantum fiziğine, özel relativite teorisini kuantum mekaniğine uyuşturmasıyla katkıda bulunmuştur. Işık hızına yakın hızlarda hareket eden bir elektro-nun ancak birbirine bağlı 4 dalga fonksiyonuyla tanımlanabileceğini gösterdi. Dirac'ın tek bir mat-ris denklemine eşdeğer relativistik dalga denk-lemleri , kuantum teorisinde çığır açmıştır. Dirac denkleminin doğal öngörülerinden birisi, elektron-ların spin açısal momentumları taşıdıklarını göster-mesidir. Ayrıca denklem doğada anti parçacıkların varlığını öngörür. Dirac denklemi bağlı elektronların eksi enerji düzeylerinin kaçınılmaz varlığını gerektırir. İlk bakışta bu fiziksel gerçek-liğe uymayacağı açıktır. Dirac sonraki makale-lerinin birinde tümü dolu eksi enerji düzeylerin-denbir elektronun çıkarması halinde, geriye kalan deşiğin ortamda kısa ömürlü arti elektrik yüklü bir parçacık gibi davranacağını buldu. Dirac’ in bu öngörüsü, 1932 de Carl Anderson'un çektiği sis odası resimlerinde; kütlesi elektronunkine eşit, elektrik yükü ters işaretli "pozitron" adı verilen elemanter parçaciğın kozmik ışınlarda varlığının kanıtlanmasıyla tam bir başarıya ulaştı. Daha sonra Dirac, kuantumlu elektrodinamik alan teorisinin inşasında ilk adımları attı. Öte yandan özdeş elektron sistemlerinin sağladığı Fermi-Dirac istatis-tiğini kurdu. Dirac hiçbir çalışmasında matematik simgelerle tanımladığı olguların görüntüsel model-in ya da felsefi yorumunu vermeye yanaşmamıştır.

Ana Menü

Kaynaklar :
	Hachette Et Cie Encylopedia
	Bilim-Teknik,Sayı 335
	The New Carston Encylopedia, Vol.15,1968
	Bilim-Teknik Sayı 322

Fizik Topluluğu Bülten Grubu

H.Birol Bilgili

Ceyda Kirazözen

Çağdaş Kambur