Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

BİLİM YÖNETİMİ KONFERANS 32 MEKANİZMA PARADİGMASI DEĞİŞİM! – KUANTUM MEKANİĞİ ÖRNEK – ATOMUN KUANTUM MODELİ FREDERICK BETZ PORTLAND STATE UNIVERSITY.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "BİLİM YÖNETİMİ KONFERANS 32 MEKANİZMA PARADİGMASI DEĞİŞİM! – KUANTUM MEKANİĞİ ÖRNEK – ATOMUN KUANTUM MODELİ FREDERICK BETZ PORTLAND STATE UNIVERSITY."— Sunum transkripti:

1 BİLİM YÖNETİMİ KONFERANS 32 MEKANİZMA PARADİGMASI DEĞİŞİM! – KUANTUM MEKANİĞİ ÖRNEK – ATOMUN KUANTUM MODELİ FREDERICK BETZ PORTLAND STATE UNIVERSITY

2 TEKNİK BİLİMSEL BİLİMSEL İŞLEMLER YÖNTEM PARADİGMA (EPİSTEMOLOji) (ONTOLOJİ) İDARİ BİLİM BİLİM FAALİYETLER YÖNETİMİ UYGULAMASI (ORGANİZASYON) (TEKNOLOJİ) BİLİM YÖNETİMİ FELSEFESİ BİLGİ SÜRECİ DURUMU BİLİM YÖNETİCİLERİ BİLİMİ, HER HANGİ BİR BİLİM DALINDA UZMANLAŞMADAN ANLAMALIDIRLAR. BUNU GERÇEKLEŞTİRMENİN YOLU BİLİMSEL PARADİGMALARDAN GEÇER – BİLİMİN ENTELLEKTÜEL ÇERÇEVESİ

3 TEORİ BİLİM DALI META-TEORİSİ (BİLİMSEL PARADİGMA) BİLİM DALLARI, PARADİGMALARIN GENEL ÇERÇEVESİ İÇERİSİNDE TEORİ OLUŞTURURLAR – BİLİMSEL META-TEORİLER.

4 ELEKTRONUN KEŞFİ VE İLK ATOM MODELİ J.J. THOMSON J. J. Thomson 1897’de, Cambridge Üniversitesi’nin Cavendish Laboratuvarı’nda elektronun atomun bir alt parçası olduğunu gösterdi (bu nedenle fizik dalında 1906’da Nobel Ödülü aldı). J. J. Thomson ( ) İngiltere’de, Manchester’da doğdu. Daha sonra Cambridge Üniversitesi’ne devam etti, 1883’de master derecesi aldı. Daha sonraki yıl Cambridge’de profesör oldu. Daha sonra her iki ucuna elektrik voltajları yerleştirildiğinde içinden ‘ışınların’ geçtiği bir gaz tüpü olan yeni katod tüpü üzerinde çalıştı. Bu ışınların elektron olarak adlandırdığı parçacıklardan oluşan elektrik akımı olduğunu gösterdi.

5 Daha sonra Thomson, atomun elektron ve protonların kombinasyonundan oluştuğunu ileri sürdü (elektronların erikler gibi positif bir puding içinde gömülü olduğu ‘erikli puding modeli’ olarak adlandırılan). Bilimdeki yeni fikirler felsefede çok önceden var olabilir. Ama onlar hala yalnızca felsefi fikirler olup bilimsel değildirler. Örneğin, felsefede atom fikri çok eski dönemlerde, Sokrat dönemi öncesi bir felsefeci olan Democritus ( BC) tarafından önerilmişti. Democritus Thrace’de doğmuştu ve her şeyin ‘atomon’ ya da ‘bölünemeyen elementler’ adını verdiği küçük ve değişmeyen birimlerden oluştuğuna inanıyordu. Ama Newton’un mekanizma paradigması uzay boyutlu bir açıklama içerir. Böylece Thomson atomların elektronlara ve pozitif pudinge bölünebilmesi üzerine çalışmaya başladı.

6 ‘GEIGER-MARSDEN DENEYİ’– İLK BİLİMSEL ATOM MODELİ ERNEST RUTHERFORD’UN YÖNETİMİNDEKİ ARAŞTIRMA POJESİ Ernest Rutherford ( ) New Zealand’da doğdu. Nelson College ve Canterbury College’de okudu. 1883’de, BA, MA ve BSc dereceleri ile mezun oldu. Elektrik teknolojisinde araştırma yapmak için iki yıl okulda kaldı. 1885’de, Cambridge Üniversitesi’nin Cavendish Laboratuvarı’nda yüksek lisans yapmak için İngiltere’ye gitti. Radyoaktivite konusunda araştırmalar yaptı ve atomun radyoaktif fenomenasında alfa, beta, and gama ışınlarını ayırabildi. ‘Alfa’ ve ‘beta’ terimlerini dünyaya tanıttı.

7 RUTHERFORD, RADYOAKTİF OLARAK BOZULMUŞ IŞINLARI ALFA, BETA VE GAMA IŞINLARINA AYIRDI Alfa ışınları, atomlardaki radyoaktif bozulmalardan kaynaklanan alfa parçacıkları akımıdır. Beta ışınları elektronların akımından oluşur. Gama ışınları, yüksek-enerjili elektromanyetik dalga-parçacıkları, yani fotonlardır. Alfa ışınları iki protonlu ve iki nötronlu Helyum çekirdeğinin akımıdır. Bunlar bazı elementlerin (radyum ya da uranyum) radyoaktif bozulmasından kaynaklanırlar. Bir atomun radyoaktif çekirdeği (Radyum gibi), bir alfa parçacığının çıkarılması ile bozulabilir. İki protonlu ve iki nötronlu Helyum çekirdeği’ni (alfa parçacığı ) oluşturan parçacıklar kuvvetli bir çekirdek kuvveti olan ‘gluons’ ile birbirine bağlanmıştır– böylece kuvvetli bir nükleer kuvvet oluşur.

8 Rutherford, bir radyoaktif atomun ‘yarı ömrü’ dediği farklı atomların farklı zamanlardaki sabit bozulma oranlarını inceleyerek radyo aktivitenin atomların kendiğinden parçalanması ile oluştuğunu kanıtladı. Bu çalışması ona 1908 yılı Fizik Dalı Nobel Ödülünü kazandırdı. Rutherford, 1907 yılında Manchester Üniversitesi Fizik Bölüm Başkanı olarak İngiltere’ye geri döndü. Başkan olan Rutherford’a üniversite tarafından bir fizik araştırma laboratuvarını yürütmesi için gerekli zaman ve bütçe verildi. Burada atomun yapısı üzerine tasarımlar yapabilecek ve bu konuda ünlü deneyler yapacak bir grup araştırmacıyı yönetebilecekti. Hans Geiger ( ) Almanya’da doğdu ve 1906 yılında Erlangen Üniversitesinde fizik doktorasını tamamladı yılında Rutherford’un daveti ile ile İngiltere’ye giderek onun için çalıştı. Geiger Almanya’ya dönerek, Berlin’deki Physical-Technical Reichsanstalt’ın başına geçti ve sonrasında 1925 yılında Keil Üniversitesinde profesör oldu. Geiger, II. Dünya Savaşı sırasında, atom bombası yapma girişiminde bulunan Alman grubun bir parçası olacaktır. Ernest Marsden ( ) İngiltere’de doğdu ve lisans öğrenimi için Manchester Üniversitesi’ne kaydoldu. Rutherford’un laboratuvarında ünlü deneylerin katılımcısı bir lisans öğrencisi olarak Geiger’ın altında çalıştı. Marsden daha sonra 1914 yılında Yeni Zelanda’daki Victoria Üniversitesine gidecekti. I. Dünya Savaşı sırasında Kraliyet Mühendisi olarak hizmet etti ve 1924 yılında Yeni Zelanda Bilimsel ve Endüstriyel Araştırma Departmanını kurmak için Yeni Zelanda’ya döndü.

9 1909 yılında Rutherford Laboratuvarları, Geiger ve Marsden ince bir altın varağı alfa tanecikleri ile bombardımana tuttular. Deney güçlü olmayan bir mikroskop altında karanlık bir odada gerçekleştirildi. Geiger ve Marsden ışığın küçük parıltılarını, çinko sülfür parlak bir ekrana çarpan dağınık tanecikler olarak gördü. Taneciklerin çoğu varağın içine işleyerek ve bunların bazıları emilerek varağın içinden geçtiler. Rutherford alfa taneciklerinin çoğunun varağın içinden geçmesini, bazılarının ise hafifçe sapmasını bekliyordu. Ve bu gerçekleşti. Fakat yaklaşık 8000 denemede bir kez alfa tanecikleri varaktan kaynağa doğru yansıdı--sanki sert bir nesneye çarpmış gibi. Bu fenomen ‘geri dağılma’ olarak adlandırıldı. Klasik fizikte geri dağılma, sert bir nesnenin başka bir sert nesneye çarparak geriye doğru saçılması ile meydana gelebilir.

10 Geri Dağılma Thompson’ın atomun ‘plum pudding’ modeli ile açıklanamamaktadır. ‘Plum pudding’ modelinde alfa tanecikleri pozitif yüklü puding tarafından emilebilir ve elektronlar (pudingin içindeki parçalar) alfa taneciklerinden daha küçük ve çok daha olan ağır alfa taneciklerinin geri dağılımı için çok küçüktüler. Alfa tanecikleri altın atomunun küçük, ağır ve sert çekirdeğine çarptıkları zaman geri dağılma oluştu. Bunun anlamı atomun merkezi elektronlarla çevrili küçük, ağır ve sert bir çekirdeğe çarpması gerekliliği idi yılında Rutherford alfa dağılımı ile ilgili analizlerini atomun ‘Rutherford modeli’ olarak yayınladı. Model, merkezde atomik bir çekirdek (güneş gibi) etrafında dönen elektronlar (gezegenler gibi) ile güneş sistemi modeline benzemekteydi. Atom, yörüngede bir elektron bulutu tarafından çevrilmiş küçük bir atomik çekirdekten oluşmaktaydı. Güneş sistemi gibi atom da çoğunlukla boşluktaydı. Rutherford, güneş sisteminin erken (1638) Copernican modeline benzetildi.. Proton ve Nötrondan oluşan Hidrojen Çekirdeği Yörüngedeki elektron HİDROJEN ATOMU MODELİ İÇİN KLASİK GÜNEŞ BENZERLİĞİ

11 Tabiki Rutherford elektromanyetizm teorisinden dolayı atomik sistem ile güneş sistemi arasında bir benzerlik olduğunun doğruluğuna inanmamaktaydı. Çünkü elektromanyetizm teorisinde yörüngedeki gerçek bir elektron elektromanyetik enerji yayabilen bir tanecik gibidir- bu nedenle hız kaybeder ve sonunda çekirdek içinde çöker. Elektromanyetik teori hızlanan elektronların enerji yaydığını tahmin etmekteydi. Deney bunun doğru olduğunu gösterdi. Ve dönüş yönünün sürekli değişmesi ivmedir – hızın yönü değişirken hız da değişir. Rutherford atomun uzaysal modelinde çekirdeğin uzağında dönen elektronların deneysel olarak doğru olduğunu biliyordu. Fakat bu fiziksel olarak nasıl mümkün olmaktaydı? Yeni bir atom modeline ihtiyaç olduğunu biliyordu. Daha sonra asistanlarından biri olan Niels Bohr sonunda bir cevap bulacaktı – Kuantum Atom. DOĞA MEKANİZMA PARADİGMASI İÇİNDE BİR PARADİGMA DEĞİŞİMİNE İHTİYAÇ DUYAR.

12 Niels Bohr ( ) elektronların atomun çekirdeği etrafında nasıl dönebildikleri konusunu çözdü. Bohr Danimarka’da doğmuştu. Genç yaşta lisans öğrenimi için İngiltere’ye Trinity College, Cambridge’a gitti. Daha sonra Danimarka’ya dönerek 1911 yılında Copenhagen Üniversitesi’nde doktorasını tamamladı. İngiltere’ye dönerek Bohr Manchester Üniversitesi’nde Ernest Rutherford’un yönetiminde doktora sonrası araştırma yaptı. Burada Bohr Rutherford’un deneylerini öğrendi ve kendini atomun yapısının teorik olarak modellenmesine adadı yılında Bohr kendi atom modelini yayınladı.

13 DENEYSEL TEMEL – HİDROJEN ATOMUNUN RYDBERG SPEKTRAL ÇİZGİLERİ BalmerRydberg Fotonlar elektromanyetik alanın kuantum parçacıklarıdır.Uygun frekansa ait bir ışık bir atom üzerinde görüldüğünde, ışık fotonu atomun yörüngesindeki elektronlardan biri tarafından emilir. Daha sonra bu elektron aynı frekanstaki protonunu salarak, alt yörüngesine geri çekilir. İşte bu ışığın atomlar tarafından emilimi ve yayılımı fenomenidir. Hidrojen gazı ile ilgili deneysel çalışmalar Heinrich Rubens ( ) tarafından yapılmıştır. Hidrojen atomu tarafından gerçekleştirilen ışık yayımı ile ilgili deneylerin matematiksel çalışması 1885 yılında Johann Balmer tarafından yapılmıştır. Balmer hidrojenin spektral çizgilerinde bulunan dalgaboylarının davraşlarını özetleyen analitik bir formül bulmuştur. Balmer‘in formülü yılında Rydberg ısıtılmış alkali metaller tarafından spektral ışık yayımı sırasında oluşan dalgaboylarının davranışlarını anlatan analitik bir formül yayınladı. Aynı zamanda, Rydberg hidrojenin spektral çizgilerinin ( Balmer‘in formülü ) daha genel alkali metal yayımı davranışının özel bir durumu olduğunu gösterdi.

14 Bir detöryum lambasından gelen Balmer spectral çizgileri.Hidrojenin bir protonu ve bir elektronu vardır. Detöryum hidrojenin izotopudur, bir proton ve bir nötronu çekirdeğinde bir elektronuda yörüngesindedir. D b ve D a spektral çizgileri elektronun yüksek enerji yörüngesinden düşük enerji yörüngesine geçişinde yayılan fotonlardır.

15 Formülün frekanslarındaki gibi atom çevresindeki yüksekten düşüğe enerji sıçramalarının nasıl ışık fotonlarını emdiğini Balmer-Rydberg formülündeki açıklamadan anladı. Işık parçacığının yayımı, foton, elektronun yüksek yörüngeden düşük yörüngeye geçişinde olur. Bundan dolayı, Bohr bu deneysel ölçümleri kendi atomik modelinin gerçek olup olmadığını sorgulamak için kullandı. Fakat Bohr kendi modelini kurabilmek için Newton mekaniğiyle beraber temel bir kavramsal açılım yapmak zorundaydı – paradigma değişimi. Eğer atomun çekirdeğinin yörüngesinde haraket eden atomlar varsa Bohr ve Rutherford bunun elektron hakkında klasik olmayan birşey olduğunu biliyordu – hızlanan elektronların oluşturduğu klasik elektromanyatik radyasyondan dolayı.

16 Niels Bohr ( ) elektronların atomun çekirdeği etrafında nasıl döndüğü konusunu çözmek zorundaydı. Bohr Danimarka’da doğdu. Gençliğinde İngiltere Trinity College, Cambridge’e lisans eğitimi almaya gitti. Danimarka’ya döndü ve 1911 yılında Copenhagen Üniversitesinden doktorasını aldı. İngiltereye Manchester Üniversitesindeki Ernest Rutherford yönetiminde doktora sonrası araştırma yapmak için döndü. Orada Bohr Rutherford’un deneylerini öğrendi ve kendisini atomun yapısını teorik olarak modellemeye adadı. Atomik ölçüde temel parçacığın ne olduğu felsefi düşüncesi yeni matematiksel düşüncelerle birlikte yeni olgusal düşünceleri (‘seyahat eden dalga paketleri’ gibi). (‘madde dalgası’ gibi) gerekli kıldı. Bohr atomu modellemek için kullandığı yeni felsefi düşüncelerini nereden aldı?

17 Newton’un 1600’ün sonlarında mekanikteki bilim zaferinden sonra ve Maxwell’in 1800’lerin ortasındaki bilim zaferinden sonra fiziksel bilimlerin sahip olabileceği çağdaş gözlemerin onun temeli üzerine oturduğu düşünüldü ama gerçek bu değildi. Max Planck’ın araştırması atomların ışınlarını kesikli miktardaki enerji şeklinde yaydığı düşüncesini saptayacaktı. Max Planck ( ) Almanya Kiel’de doğdu ve 1874 yılında Münih Üniversitesine başladı. Araştırmasını ısının mekanik teorisi üzerine yoğunlaştırdı ve 1894 yılında ‘kara cisim radyasyonu’ fiziksel fenomeni çalışmalarına başladı. Bir elektrik şirketi ondan yeni elektrik ampüllerinden en fazla ışığın verimli bir şekilde nasıl elde edilebileceği hakkında araştırma yapmasını istedi.

18 Planck kanunundan 4 yıl sonra, 1905 yılında Albert Einstein mekaniğin yeni kuantum fikrine yeni şeyler ekledi: Gaz moleküllerindeki oynamalar, atomik maddenin genelde ışıkla nasıl etkimeye girdiğine bir örnektir – dalga olarak yayılır ancak maddelerle bir çeşit partikül olarak etkileşime girer. Başka fiziksel bir olayda, fotoelektrik etkisi, ışığın atomun elektronları tarafından emiliminin (emisyonun tam tersi) aynı zamanda farklı desteler halinde oluştuğunu (ışık kuantumu) yazdı. Einstein fotonun enerjisinin (E), frekansına ve Planck’in sabit terimi ile doğru orantılı olduğunu önerdi: E = hv.

19 Albert Einstein ( ) Wurttemberg’de, Almanya’da doğdu. Einstein 1901’de İsviçre’de, Zürih’de İsveç Federal Enstitüsün’den öğretim diploması alarak mezun oldu. Öğretim pozisyonları aradı. Ancak böyle bir pozisyon bulamayınca, 1903’de İsveç Federal fikri haklar ofisinde patent patent denetçi yardımcısı olarak işe girdi. 1905’de, fizik dergisi Annalen der Physik’de Einstein tarafından 4 makale yayınlandı: (1) Işığın elektronlarla farklı enerji desteleri halinde tepkimeye girdiğini gösteren fotoelektrik etkisi; (2) Moleküllerin doğrudan bir gerçeği olarak, bir sıvı içerisinde askıda duran partiküllerin rastgele oluşan yollarını anlatan Rassal Brownian hareketi; (3) Evrenin her yerinde ışık hızın aynı değerde ve sabit olduğunu varsayan özel görelilik, bir cismin kütlesinin o cismin hızı arttıkça neredeyse ışık hızı kadar artacağını belirtir; (4) Kütlenin enerjiye E=mc2 oranında çevrilebileceğini gösteren madde ve enerji denklemi.

20 Böylece, Newton’ın ışığın, dalganın ya da patikülün doğası ile ilgili aklına takılan noktaları, doğa cevaplandırdı. Maxwell’in denklemine göre, ışık elektromanyetik dalgalar olarak yayılır. Ancak, ışık atomlarla etkileşime girince, h= E/v formülüne göre enerjiyi ayrı demetler (quanta), olarak geçiren madde (atomlar) gibi hareket eder. Böylece, Planck’in sabit h terimi ışık ile enerji arasından geçen minimum enerji demetini içerir. Klasik fizikte, makro ölçüde, cisimler arasında sürekli, bir dizi enerji transferi olabilir. (Newtonian mekaniği). Ancak mikro ölçüde (atomik düzey), ışık ve atomlar arasında, sadece kesikli enerji tarnsferleri olur. (Kuantum mekaniği). FİZİKTE, NEWTONIAN MEKANİĞİNDEN, QUANTUM MEKANİĞİNE KAYAN PARADİGMA, FİZİKSEL OLAYLARDA BİR ÖLÇÜ DEĞİŞİMİNİ GEREKTİRİYOR – MAKRO SEVİYEDEN ATOMİK SEVİYEYE. PARADİGMALAR DOĞAYI TAKİP EDER VE DOĞA PARADİGMALARI TAKİP ETMEZ.

21 Şimdi 1992 yılında Cambridge’de Niels Bohr’un labaratuvar hikayesine geri dönelim. Bohr, Planck’in parlayan ışıkların enerjisini rakamlara döktüğünü (in 1900) ve Einstein’ın bunu ışık partikülleri, protonları için yaptığını biliyordu. Böylece Bohr ışığın hareette dalgalar halinde yayıldığını ancak maddelerle (atomlarla) partikül olarak etkileşime girdiğini biliyordu – ışığın doğasından kaynaklanan dalga - partikül ikiliği. Eğer ışığın bir atom tarafından emisyonu sayısal hale getirilmeliyse, bu durumda, belki elektronların yörüngesi de kuantum özelliklere sahip olamalıdır. Ve kuantum özellikler bir atomdaki durağan yörüngeleri açıklayabilir. BOHR’UN ATOM MODELİ ELEKTRONLAR BİRİBİRİNDEN AYRIK OLARAK ÇEKİRDEK CİVARINDAKİ YÖRÜNGELERDE HAREKET EDER. ELEKTRONLAR, SABİT YÖRÜNGELERİNDE ENERJİ KAYBETMEZLER.

22 BOHR MODELİ Dairesel yörüngedeki elektronlar, potansiyel enerji ile (E = ke2/2r ) elektrostatik çekim kuvveti (Fa = ke2/r2) tarafından pozitif çekirdeğe doğru çekilirler. (Buradaki enerji E r mesafesi üzerindeki kuvvetin(F) integralidir ya da kuvvet r mesafesine göre enrejinin diferansiyelidir. (Newton calculus). Yörüngede kalabilmek için çekim kuvveti ve merkezkaç kuvveti eşit olmalıdır: F a = F g or ke 2 /r 2 = mv 2 /r or v 2 = ke 2 /mr or v = (ke 2 /mr) 1/2 Çekirdek Pozitif yüklü Proton (e+) Elektron Negatif yüklü e- Merkezcil Kuvvet ke 2 /r 2 Merkezkaç Kuvveti mv 2 /r Hız v=(ke 2 /mr) 1/2 Elektronların çekirdek çevresindeki dairesel yörüngesi Yarıçap r v Açısal Momentum L = mvr Potansiyel Enerji E p =ke 2 /r

23 Bir elektronun yörüngesinin hangi özelliği sayısallaştırılmalı? Bu Bohr’un bilmecesiydi. Büyük bir tahmin yaptı. Belki bu açısal momentumdu? Açısal momentum (mvr) bir yörüngenin en temel özelliğidir. Bohr sabit bir yörüngede elektronların açısal momentumunu Planck sabiti n cinsinden sayısal oalrak ifade etti. ( mvr = nh ) ya da (r = nh/mv), Burada m elektronun kütlesi, v hızı, r yörüngenin yarıçapı ve h Planck sabitidir. Bir yörüngede: r = nh/mv ya da r= nh/m(ke 2 /mr) 1/2 -- (v = (ke 2 /mr) 1/2 ) nh = mr(ke 2 /mr) 1/2 ya da nh = (m 2 r 2 ke 2 /mr) 1/2 ya da nh= (mrke 2 ) 1/2 Her iki tarafın karesini aldığımızda elde ettiğimiz sonuç :n 2 h 2 = mrke 2, böylelikle r = n 2 h 2 /mke 2. Bohr sabit bir yörüngenin yarıçapını, yörüngedeki elektronların potansiyel enerji denklemlerinin içine koydu. E=ke 2 /2r. Sonrasında yörüngenin enerjisi: E = ke 2 /2r ya da E = mke 2 ke 2 /2n 2 h 2 ya da E = mk 2 e 4 /2h 2 n 2 ya da E = R/n 2 Bohr Rydberg sabitini R = mk 2 m 4 /2h 2 olarak tanımladı.

24 Bohr’un Rydberg sabitini, R = mk 2 m 4 /2h 2 olarak tanımlamasından sonra, Bohr hesapladığı değerin, Rydberg’ın hidrojen atomundan ışık yayılımı deneylerinde ölçmüş olduğu R değeriyle eşleştiğini buldu. Bohr, bir elektronun sabit yörüngeleri için, Rydberg sayısına bağlı ve enerji seviyesinden enerji seviyesine tamsayıların karesinin tersiyle orantılı olarak farklılık gösteren bir denklem geliştirdi: E = R/n 2. n tamsayısı sabit yörüngelerin farklı kuantum enerji düzeylerini verir. Yörüngelerin enerjisi birinden diğerine n tamsayısının karesinin tersi 1/n 2 oranında farklılık gösterir. Bir elektron sabit yüksek enerjili yörüngesinden En+1 sabit daha düşük enerjili bir yörüngesine E n düştüğünde, elektronun yayılan fotona bırakabileceği enerji farkı, : E n+1 - E 1 = R(1/(n+1) 2 – 1/n 2 ). Bohr bunu frekansı f ile yayılan foton enerjisine (hf) eşitledi: hf = R(1/n+1) 2 – 1/n 2 ). Böylece Bohr Rydberg’in formülünü türetmiş oldu – deney temelli teori.

25 Bir enerji yörüngesinden daha yüksek enerjili yörüngeye geçiş (devamsız enerji değişikliği), elektronun foton emmesiyle veya elektronun foton yayarak daha düşük enerjili yörüngeye geçmesiyle gerçekleşir. Bu geçişler, sabit atomik yörüngelerin açısal momentumu ve foton enerjisi desteleri ile sayısallaştırılır. Geçiş serilerinin hesaplanmasında, Bohr foton yayma spektrumu, hidrojen ışık yayma spektrumunda deneysel olarak gözlenen ile uyum gösterir. Bohr’un atom teorisi deneylerle uyumludur! Bohr Rutherford’un atomunu başarılı bir şekilde modellemiştir. Fakat fizikçiler daha sonraları bunu yapabilmek için elektronun (aynı zamanda protonun) dalga/parçacık ikiliğine sahip olması gerektiğini öğrendiler. Doğayı mikro seviyede ve daha küçük atomik seviyede açıklayabilmek için klasik fizik ile quantum fiziğinin birlikteliği gerekiyordu.

26 Mekanistik paradigmada, fiziksel işlemler, çok, çok küçük alanlardan büyük alanlara kadar farkli ölçeklerde tanımlanır. Bu bilimin -mikroskopikten makroskopiğe- özel ölçeğinde açıklayıcı stratejisidir. Çok küçük alanda alt parçacık alanı bulunur, temel parçacıklar daha küçük parçacıklardan, kuarklardan meydana gelmiştir. Bir sonraki alanda, atom çekirdeği ve elektronlar atomu oluşturur. Atom, pozitif yüklü çekirdeğin etrafındaki negatif yüklü elektronlardan oluşur. Bir sonraki alanda moleküller, atomların dış yörüngelerindeki elektronların alışverişi (iyonik bağ) ile veya bu elektronların paylaşımı ile (kovalent bağ) değişik kombinasyonlarda birbirlerine bağlanmasıyla oluşlur. Bir sonraki alanda moleküller katı veya sıvı konfigürasyonlar halinde ana veya polimer yapılar halindedir. Bu alanın ana-seviye ölçeğidir. Maddenin organizasyonun mikroskobik seviyesi toplu olarak veya organisma halindedir. Biz insanlar organizma sisteminin makro alanında yer almaktayız. Son olarak, bu makro düzey alanların üstünde iki alan daha vardır -- the gezegensel ve kozmik düzeyler MEKANİK PARADİGMAYI DOĞANIN ALANLARINA YAYMAK İÇİN FİZİKSEL MEKANİKTE PARADİGMA KAYMASI GEREKLİYDİ.

27 ZAMAN Yöntem Yönetim / Paradigma Teknoloji Bilimsel Olaylar Yöntem Yönetim / Paradigma Teknoloji Bilimsel Olaylar KUANTUM MEKANİĞİNİN BİLİMSEL GELİŞİMİNİN ZAMAN ŞERİDİNDE GÖSTERİMİ Yöntem Yönetim / Paradigma Teknoloji Bilimsel Olaylar Deney: Thomson Elektron 1897 Deney: Rutherford Atom 1909 Teori: Elektromanyetizm Maxwell 1864 Analiz: Spektral Çizgiler Balmer/Rydberg 1890 Teori: Kuantum Atom Bohr 1913 Teori: Kuantum Radyasyon Planck 1901 Deney: Fotoelektrik Etki Teori: Foton Einstein 1905 Teori ve Paradigma: Kuantum Mekaniği Schroedinger Jordan Born Heisenberg Dirac

28 Bohr, Schroedinger, Heisenberg, Born, Dirac, Jordan

29 FİZİKSEL TEORİ Mekanizma Paradigması, modern fiziksel teoriyi mümkün kılar. Fiziksel teori herhangi bir teknolojinin tüm fiziksel morfolojilerinin mekanizmalar şeklinde gösterilmesine izin verir ve doğanın teknoloji tarafından manipule edilmesinin tahmin edilebilir olmasına olanak sağlar. Mekanizma paradigmasında, tüm teknolojilerin fiziksel yönleri için ölçekleme stratejisi adında bir generik teknoloji stratejisi tasarlanabilir – doğayı küçük ya da büyük ölçekte daha iyi anlamak için teknoloji geliştirme. Uzay ölçeğindeki bir fiziksel fenomenon fiziksel mekanizma ile daha küçük bir uzay ölçeğinde açıklanabilir. Herhangi bir fiziksel teknoloji geliştirmek için kullanılan generik teknoloji stratejisi, doğayı daha küçük bir ölçekte mekanik olarak anlamaktır. Mekanizma bilimsel paradigması, fiziksel doğayı gözlemlemek ve onu fiziksel mekanizma olarak anlamak için entellektüel bir çerçeve oluşturur. Mekanizmanın teorik gösteriminde; (1) doğanın uzay ve zaman boyutlu kinematik tanımlaması, (2) doğanın matematik formlarının izin verdiği ölçüde enerji dinamikleri olarak açıklaması ve (3) doğanın tahmini yer alır. Fiziksel teori, doğanın bilimsel gösterimini mekanizma olarak sağlar – doğanın tanımı, açıklaması ve tahmini.

30 MEKANIZMA İŞLEV SİSTEMLER MANTIK BİLİMDE DÖRT PARADİGMA DÜNYABİREY MADDE AKIL ÖRNEK: NESSI SEMANTİK TEKNOLOJİLER ÇALIŞMA GRUBU YOL HARİTASI SESA = SEMANTIC ENABLED SERVICE APPLICATION SYSTEM (SEMANTİK SERVİS UYGULAMA SİSTEMİ)

31  Advanced Engineering Materials and Technologies - EuMaT  Advisory Council for Aeronautics Research in Europe - ACARE  Embedded Computing Systems - ARTEMIS  European Biofuels Technology Platform - Biofuels  European Construction Technology Platform - ECTP  European Nanoelectronics Initiative Advisory Council - ENIAC  European Rail Research Advisory Council - ERRAC  European Road Transport Research Advisory Council - ERTRAC  European Space Technology Platform - ESTP  European Steel Technology Platform - ESTEP  European Technology Platform for the Electricity Networks of the Future - SmartGrids  European Technology Platform for Wind Energy - TPWind  European Technology Platform on Smart Systems Integration - EPoSS  Food for Life - Food  Forest based sector Technology Platform - Forestry  Future Manufacturing Technologies - MANUFUTURE  Future Textiles and Clothing - FTC  Global Animal Health - GAH  Hydrogen and Fuel Cell Platform - HFP  Industrial Safety ETP - IndustrialSafety  Innovative Medicines for Europe - IME  Integral Satcom Initiative - ISI  Mobile and Wireless Communications - eMobility  Nanotechnologies for Medical Applications - NanoMedicine  Networked and Electronic Media - NEM  Networked European Software and Services Initiative – NESSI (Avrupa yazılım ve Servis Girişimi Ağı)  Photonics21 - Photonics  Photovoltaics - Photovoltaics  Plants for the Future - Plants  Robotics - EUROP  Sustainable Chemistry - SusChem  Water Supply and Sanitation Technology Platform - WSSTP  Waterborne ETP - Waterborne  Zero Emission Fossil Fuel Power Plants - ZEP

32 GÖZLEM: FİZİKSEL ALET: ALGISAL DENEY: FİZİKSEL ANALİZ: MATEMATİKSEL YÖNTEM: TAHMİN TEORİ: FİZİKSEL PARADIGMA: MEKANİZMA FİZİKTEKİ BİLİMSEL ÖNERİLERDE BİLİMSEL METODOLOJİ

33 GÖZLEM: FİZİKSEL ALET: ALGISAL DENEY: FİZİKSEL ANALİZ: MATEMATİKSEL YÖNTEM: TAHMİN TEORİ: FİZİKSEL PARADIGMA: MEKANIZMA GÖZLEM : AMAÇ ALET DENEY ANALİZ YÖNTEM: FORMÜL TEORİ: BİOLOJİK PARADIGMA: İŞLEV GÖZLEM : SÜREÇ ALETDENEY ANALİZ YÖNTEM: YETERLİLİK TEORİ: TASARIM PARADIGMA: SİSTEM GÖZLEM : LİNGUİSTİK ALETDENEY ANALİZ YÖNTEM: GEREKSİNİM TEORİ: NEDEN PARADIGMA: MANTIK ÇOK DİSİPLİNLİ ÖNERİLERDEKİ BİLİMSEL METODOLOJİ


"BİLİM YÖNETİMİ KONFERANS 32 MEKANİZMA PARADİGMASI DEĞİŞİM! – KUANTUM MEKANİĞİ ÖRNEK – ATOMUN KUANTUM MODELİ FREDERICK BETZ PORTLAND STATE UNIVERSITY." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları