DÜZLEM AYNALAR
Yansıma Saydam ortamda hareket eden ışığın herhangi bir yüzeye çarpıp geri dönmesine yansıma denir. Yansıma olayında ışığın hızı, frekansı, rengi yani hiçbir özelliği değişmez. Sadece hareket yönü değişir.

Bir yüzeyle 90° lik açı yapan dikmeye yüzeyin normali denir. Gelen ışınla normal arasındaki açıya gelme açısı (a), yansıyan ışınla normal arasındaki açıya da yansıma açısı (b) denir.

Yansımanın iki yasası vardır:
1. Gelen ışın, normal ve yansıyan ışın aynı düzlemdedir.
2. Gelme açısı yansıma açısına eşittir. (a = b)
Işınların geldiği yüzey şekildeki gibi düzgün olursa, bu yüzeyin her noktasında normaller birbirine paraleldir. Şekildeki gibi gelen ışınların gelme açıları birbirine yansıma açıları da birbirine eşit olur.

Bundan dolayı yüzeye birbirine paralel gelen ışın demeti, yüzeyden de birbirine paralel olarak yansır. Bu yansımaya düzgün yansıma denir.

Eğer yüzey şekildeki gibi düzgün değilse, yüzeyin bütün noktalarındaki normaller farklıdır. Yüzeye paralel gelen ışınların gelme açıları yansıma açılarına eşit olmaz. Bu yansımaya dağınık yansıma denir.

Görüntü Oluşumu :
Herhangi bir cismi görebilmek için, cisimden yayılan ışınların göze gelmesi gerekir. Cisimden çıkan ışınlar doğrudan göze gelirse cisim görülür.
Eğer cisimden çıkan ışınlar, yansıma veya kırılma sonucu göze gelirse algılanan şey cismin görüntüsü olur.
Şekildeki K noktasal cisminin görüntüsünü bulmak için iki ışın kullanmak yeterlidir. Bu ışınlar yansıma kurallarına göre yansıtılır. Işınların uzantılarının kesiştiği yerde görüntü oluşur. Bu görüntü aynaya dik gönderilen ışının uzantısı üzerinde olmak zorundadır.

Eğer cisim şekildeki gibi ise K ve L noktalarının ayrı ayrı görüntüleri bulunur ve bu K’, L’ görüntü noktaları birleştirilerek K, L cisminin görüntüsü bulunur.

Görüntünün Özellikleri:
Yansıyan veya kırılan ışınların kendileri kesişirse görüntü gerçek, uzantıları kesişirse görüntü zahirî (sanal) olur.
Zahiri görüntüler her zaman görünen görüntülerdir. Gerçek görüntüler ise, perde üzerine düşürülerek, değişik noktalardan görülebildiği gibi, gerçek görüntüden göze gelen ışınlar nedeniyle de perde olmadan da görülebilirler.

Düzlem Aynada Görüntü ve Özellikleri:

Şekildeki gibi noktasal bir cisimden çıkan ışınlar, düzlem aynada yansıyor ve uzantılarının kesiştiği yerde görüntü oluşuyor.

Buna göre, düzlem aynada oluşan görüntü;

* Zahirîdir.
* Aynaya olan uzaklığı, cismin aynaya olan uzaklığına eşittir.
* Boyu, cismin boyuna eşittir.
* Cisme göre sağlı solludur. Sağ elimiz, görüntümüzün sol elidir.
* Aynaya göre simetriktir.

Yukarıdaki şekilde cismin aynaya dik uzaklığı yoksa aynanın uzantısı alınır. K cisminin bu uzantıya göre simetriği olan K’ görüntüsü bulunur.

Görüş Alanı: Bir düzlem aynanın iki kenarına gözden gönderilen ışınlar aynada yansır. Yansıyan bu ışınlar ile ayna arasında kalan alana görüş alanı denir. Bu yansıyan ışınların üzerinden geçtiği noktalar ve bu ışınlar arasında kalan noktaları görebilmek mümkündür.

Saydam olmayan küresel cisimlerin görüntülerinin arkasında kalan noktalar görülemeyebilir. Onun için görüş alanına bakarak görülebilecek noktalar kesinlikle bunlardır diye söylemek hatalı olabilir.

Şekilde G noktasından aynaya bakan bir gözün görüş alanını bulurken, aynanın iki ucundan normaller çizilir. Gelen ışının eşit açı yaparak yansımasını bulmak için, gözün normale dik olan uzaklığı belirlenir. Yansıyan ışın yine normalden eşit dik uzaklık olan noktadan geçer. Şekilde 1. ışın L noktasından, 2. ışın da S noktasından geçecek şekilde yansır. G noktasının aynadaki görüntüsünü görmek için nerelerden bakılmalı diye sorulduğunda, görüş alanı içinden bakılmalı cevabı verilir.

Gelme açısını yansıma açısına eşit çizebilmek için, aynanın normali hatasız çizilmelidir. Şekilde K aynası birim karelerin köşelerine yerleştirilmiş ise, normal ile ayna arasındaki açının 90° olması için bir kare köşegeni birleştirilerek normaller çizilir. Yan yana iki kare köşesi birleştirilerek yerleştirilen L aynasının normali, üst üste iki kare köşesi birleştirilerek bulunur.

Düzlem Aynada Özel Durumlar:
1. Düzlem aynada gerçek cismin görüntüsü her zaman zahirîdir. Cismin aynaya uzaklığı, görüntünün aynaya uzaklığına, cismin boyu da görüntünün boyuna eşittir.
2. Bir düzlem aynaya gelen ışının doğrultusu değiştirilmeden, ayna a açısı kadar döndürülürse, yansıyan ışın 2a kadar döner. Şekilde normal her zaman ayna ile 90° lik açı yapar. Ayna, a açısı kadar döndürülürse normal de a açısı kadar döner. Gelme açısı a kadar büyür, dolayısıyla yansıma açısı da a kadar büyür. Sonuçta yansıyan ışın 2a açısı kadar sapar.

Şekilde x – y eksenleri arasında 45° lik açıyla yerleştirilen aynada, x ekseni üzerindeki K cisminin görüntüsü y ekseninde ve K’ noktasında oluşur. Ayna 45° dönderilerek y eksenine getirilirse, K’ noktası 90° dönerek K” noktasına gelir.

3. Bir düzlem ayna ışık kaynağına yaklaştıkça gelme açısı, dolayısıyla yansıma açısı da büyür. Bu da yansıyan ışınlar arasındaki alanın büyümesi demektir. Kısacası düzlem ayna göze yaklaştıkça görüş alanı artar. Ayna gözden uzaklaştıkça görüş alanı azalır. Veya düzlem aynaya yaklaştıkça görüş alanı artar, uzaklaştıkça görüş alanı azalır.

4. Kesişen iki düzlem ayna arasındaki açı a ise aynalar arasında meydana gelen görüntü sayısı,
tane olur,

5. Paralel iki düzlem ayna arasındaki görüntü sayısı sonsuzdur.

Süperiletkenlik

Elektronun keşfinin ortaya çıkardığı en önemli sonuçlardan birisi süper iletkenliğin bulunmasıdır. Elektron , 19. yüzyılın ortalarında, İngiltere’nin değişik yerlerini gezerek bilimsel konferanslar veren bazı kişiler, bugünkü neon lambalarının atası sayılabilecek bir tür tüp ile dinleyicileri eğlendiriyorlardı. Ellerindeki cam tüplerin içindeki havanın büyük kısmı boşaltılmış, iki ucuna elektrodlar yerleştirilmiş ve bunların uçlarına da teller bağlanmıştı. Bu tellere yüksek gerilim verildiğinde tüpün içinde harika renk desenleri oluşuyordu. Aslında bu ilginç tüplerle ilgili çalışmaların başlangıcı 19. yüzyılın başlarında Michael Faraday’ın çalışmalarına kadar uzanıyor. Faraday bu garip tüplerle, gazlarda elektriksel yük boşalımını incelerken bir ışıma gözlemiş ve bundan, tüpteki havanın boşaltılmasının bir parıltıya neden olduğu sonucunu çıkarmıştı.
Tüpün yakınına bir mıknatıs getirip yük boşalımı sırasında ne olacağına bakmayı ilk kez 1858’de Julius Plücker (1801-1868) akıl etmişti. Mıknatıs, yük boşalımında sapma oluşturuyordu. Daha sonra yaptığı çalışmalarda tüpün katodu yakınlarında parlak yeşil bir ışınım görmüş ve mıknatıs kullanarak bu ışık lekelerinin yerini değiştirmeyi başarmıştı. Fakat tüpün havasını yeterince boşaltamadığı için daha ileri gidememişti. 1869’da Plücker’in öğrencisi Johann Hittorf (1824-1914) daha başarılı oldu. Çünkü aradaki yıllar cıvalı pompaların kullanılmasına olanak sağlayacak ve tüp böylece daha iyi boşaltılabilecekti. Hittorf, katotun karşısına yerleştirilen bir nesnenin gölgesini elde etmiş ve bundan da yük boşalımının katottan kaynaklandığı sonucunu çıkarmıştı. “Kathodenstrahlen” yani “katot ışınları” adı 1876’da E. Goldstein (1859-1930) tarafından kondu. 1879’da William Crookes, kendi bulduğu daha gelişmiş bir pompa ile boşalttığı tüplerdeki katot ışınlarının sistematik incelemesini yaptı.
Tüm bu çalışmalar sonucunda ortaya çıkan; katot ışınlarının havası iyice alınmış bir tüpün katodundan geldiği, tüpün karşı duvarına çarpıp orayı ışıttığı, önlerine çıkan nesnelerin keskin gölgeler vermesinden açıkca düz doğrultuda ilerlediği ve kimse emin olmasa da, mıknatıs tarafından saptırıldığıydı…
Peki bu ışınlar ne olabilirdi? O zaman yaygın olan bir görüşe göre, bu ışınlar ışığın hareket etmesi için gerekli ortam olarak kabul edilen ve “eter” adı verilen görünmez akışkanda hareket ediyordu; dolayısıyla bu ışınlar ışık dalgalarıyla benzer olabilirdi. Diğer olasılık ise bunların ışık gibi dalga değil, parçacık olduklarıydı. Bu konu fizikçileri “dalga mı parçacık mı” tartışmasına sürüklemişti. İlginç olan bu tartışmanın ulusal sınırlarla kamplara ayrılmış gibi görünmesiydi. 1892’de Heinrich Hertz, deneysel kanıtlarıyla, katot ışınlarının parçacık olamayacaklarını, dalga olmaları gerektiğini savundu. Gustav Heinrich Wiedemann (1826-1899), Goldstein ve tüm Alman fizikçilerinin görüşü de bu yöndeydi. Ancak İngiltere’de Crookes, bu ışınların elektrik yüklü parçacıklar olduğunda ısrar ediyordu. Kelvin, J.J. Thomson ve diğer tüm İngiliz fizikçiler de bu görüşü desteklediler. Kısacası Alman fizikçiler “dalga”, İngiliz fizikçiler ise “parçacık” diyorlardı.
Bu belirsizliği çözmek için daha güvenilir deneylere gereksinim vardı. Camın kenarına mıknatıs yaklaştırıldığında ışınların saptığı biliniyordu; yani ışınlar manyetik alandan etkileniyordu. Ancak, Heinrich Hertz, katot ışınları tüpünün içinde metal plakalar yardımıyla oluşturduğu elektrik alandan bu ışınları geçirdiğinde bir sapma gözlememişti, yani elektrik alandan etkilenmiyor ve elektriksel olarak yüksüz gibi davranıyorlardı. Hertz ve öğrencisi Philip Lennard, bu ışınların yolu üzerine ince bir metal folyo yerleştirdiler ve camın hâlâ parıldadığını gözlediler; ışınlar folyodan geçiyorlardı! Bu da ışınların dalga olması gerektiği savını doğruluyordu. Fakat başka bazı deneyler bunların parçacık olduğu yönündeki şüpheleri destekliyordu. Örneğin Fransa’da Jean Perrin katot ışınlarını eksi yüklü olduklarının deneysel olarak kanıtlamıştı. Perrin, iyi boşaltılmış bir tüpte ürettiği katot ışınlarını Faraday kafesine gönderdi ve eksi yük taşıdıklarını gösterdi. Bir mıknatısla saptırılabiliyor ve mıknatısın hareketine bağlı olarak yönlendirilebiliyordu. 1897 yılının ocak ayında, Almanya’da Emil Wiechert, şaşırtıcı bir ölçüm yaptı. Bu ışınların yüklerinin kütlelerine oranını ölçtü ve bu oranın en küçük yüklü atomunkinden binlerce kat daha az olduğunu belirledi. Bu sonucu değerlendiren Lennard’a göre bu ışınlar eğer parçacıksa kütleleri çok küçük olmalıydı. İşte tam bu sıralarda, Thomson da Cavendish’te bu garip ışınlarla uğraşmaktaydı… Katot ışınları ile ilgili tüm çalışmaları dikkatle izleyen Thomson, bazı eski deneyleri daha dikkatli olarak tekrar yaptı. Ancak verileri biraraya getirdiğinde çarpıcı bir sonuç onu bekliyordu: Katot ışınları yalnızca sıradan parçacıklar değil, aslında o zamana dek bölünemez olduğu düşünülen atomun yapı taşlarıydı, yani evrendeki tüm maddenin uzun süredir aranan temel birimi…
Thomson’a göre atom, maddenin temel yapıtaşı değildi; atomun kendisi de küçük temel öğelerden oluşuyordu. Thomson, katot ışınlarının, atomların bu çok küçük parçacıklarının akışı gibi düşünülebileceğini iddia ediyordu. Yaptığı üç önemli deney onu bu sonuca götürmüştü.
Bu deneylerden ilkinde Thomson, Perrin’in 1895 yılında yaptığı deneyi biraz farklı olarak yineledi. Thomson, uçlarında, birer çift yarığa sahip metal silindirler bulunan bir katot ışınları tüpü yaptı. Bu silindirler, elektrik yüklerini yakalayıp ölçmeye yarayan bir elektrometreye bağlanmışlardı. Thomson, ışınları bir mıknatıs yardımıyla saptırarak yükü bu ışınlardan ayırabileceğini görmek istiyordu. Işınlar, silindirlerdeki yarığa girdiklerinde elektrometre çok büyük miktarda eksi elektrik yükü ölçüyor, fakat mıknatıs tarafından saptırıldıktan sonra, diğer uçtaki silindirde elektrometre hiç eletrik yükü ölçmüyordu, yani hiç bir yük bu uçtaki yarığa ulaşmıyordu. Her nasılsa, eksi elektrik yükleri ve katot ışınları birbirlerine yapışıyor ve bunları birbirlerinden ayırmak mümkün olmuyordu.
Daha önce yapılan deneylerde, elektrik alanında katot ışınları saptırılamamıştı. Fakat Thomson şimdi yeni bir yaklaşım öne sürüyordu. Normalde, yüklü bir parçacık elektrik alanının içinde hareket ederse sapar, fakat etrafı bir iletkenle çevriliyse bu olmaz. Thomson bundan hareketle, tüpte kalan az miktardaki gazın katot ışınları tarafından elektriksel iletkene dönüştürüldüğünü, yüklerin bu nedenle elektrik alanda sapmadığını düşündü. Bunu denemek için, tüpteki gazın tamamını boşaltmaya çalıştı ve böylece katot ışınlarının elektrik alanda da saptıklarını gözledi.
Thomson bu iki deneyinin sonuçlarını şöyle bildiriyordu: “Katot ışınlarının madde parçacıklar tarafından taşınan eksi elektrik yükleri olduğunu kabul etmekten kaçış olmadığını gördüm”. Ve onu sonuca götürecek sorularla devam ediyordu: “Bu parçacıklar neydi? Atom mu, molekül mü yoksa maddenin daha küçük birer parçası mı?” Thomson’un üçüncü deneyi, bu parçacıkların temel özelliklerini belirlemenin yolunu bulmak içindi. Herhangi bir parçacığın doğrudan kütlesini ya da elektriksel yükünü ölçemese de, manyetik alanda ışınların ne kadarının saptığını ve ne kadar enerji taşıdıklarını ölçebiliyordu. İşte bu veriler yardımıyla bir parçacığın yükünün kütlesine oranını hesapladı. Bunu farklı gazların kullanıldığı çok sayıda tüp kullanarak tekrarladı.

Sonuçlar son derece şaşırtıcıydı. Bir yıl önce Emil Wiechert’in söylediği gibi, katot ışınlarının yük/kütle oranı, yüklü bir hidrojen atomunun yük/kütle oranından birkaç bin kez daha küçüktü. Buna göre, ya katot ışınlarının yükü yüklü bir atoma oranla çok fazlaydı ya da bu ışınlar yüküne göre şaşırtıcı derecede hafifti.
Bu olasılıklardan hangisinin doğru olduğu Philip Lennard tarafından açıklığa kavuşturuldu. Lennard, katot ışınlarının gaza nasıl nüfuz ettiğini denerken, herhangi bir atomun kütlesinden çok daha küçük kütleye sahip parçacıklar olduklarını gösterdi. Kanıt o sıralar kesinlikten uzaktı, ancak daha sonraları yapılan deneyler bu sonucu kesinleştirdi.
Thomson varsayımını açık olarak şöyle ifade ediyordu: “Katot ışınları sözkonusu olduğunda, maddenin yeni bir haliyle karşı karşıya kalıyoruz. Öyle bir hal ki, madde, sıradan gaz haline göre çok daha ileri aşamalarına kadar alt bileşenlerine indirgenebiliyor. Böylece, tüm kimyasal elementlerin yapılmış oldukları, tek tip bir alt bileşenle yüz yüze kalıyoruz
Thomson, 1897 yılında yaptığı bu deneylere dayanarak katot ışınları ile ilgili 3 önemli varsayım ileri sürdü:
1. Katot ışınları yüklü parçacıklardır. (Bu parçacıklara “korpüskül” diyordu)
2. Bu korpüsküller atomun yapıtaşlarıdır.
3. Bu korpüsküller yalnızca atomun yapıtaşlarıdır.
Thomson’un bu varsayımlarına ilk başta şüpheyle yaklaşıldı. Özellikle ikinci ve üçüncü varsayımlar çok tartışmalıydı. Bunu yıllar sonra Thomson şöyle anlatıyordu: “Başlarda, atomlardan daha küçük bu gibi cisimlerin varlığına inanan pek az insan vardı. Hatta, verdiğim bir konferansın izleyicileri arasında bulunan ünlü bir fizikçi sonradan bana ‘Bizimle dalga geçiyormuşsunuz gibi geldi’ demişti”.
Bu ‘korpüsküller’e kısa bir süre sonra yeni bir isim yakıştırıldı: “Elektron”. Bu sözcük ilk kez 1891 yılında G. Johnstone Stoney tarafından kullanılmıştı. Stoney “elektron”u, bazı kimyasal maddelerden elektrik akımı geçirdiği deneylerinde bulduğu yük birimine isim olarak yakıştırmıştı. Terimi bu anlamda ilk kez Thomson’un Cambridge’deki sınıf arkadaşı Joseph Larmor kullanmıştı. Larmor, elektronu eter içinde bir olgu olarak tanımladığı bir de teori ortaya atmıştı. Fakat teorisi, elektronu atomun bir parçası olarak tanımlamıyordu. 1897 yılında ise İrlandalı fizikçi George Francis FitzGerald, Thomson’un parçacıklarının (korpüsküllerinin) gerçekten “serbest elektronlar” olduğunu öneriyor, fakat bunu Thomson’un değil Larmor’un teorisiyle açıklıyordu.
Daha sonraları anlamlarındaki ufak tefek değişiklerle birlikte, Thomson’un ikinci ve üçüncü varsayımları da kabul gördü. Thomson, Lennard ve başkalarının 1897 yılı boyunca yaptığı deneyler bazı belirsizlikleri ortadan kaldırmaya yeterli olmadı. Fakat izleyen yıllar boyunca yapılan başka deneyler tam olarak her şeyi açıklıyordu. Ve atom fiilen olmasa da teorik olarak bölünüyordu!..
Atomun maddenin temel yapıtaşı olmayıp onu oluşturan daha temel birimlerin ortaya çıkması, atom hakkında yeni teoriler geliştirmeyi gerekli kılıyordu. Thomson’un dediği gibi atomlar yalnızca elektronlardan oluşuyorsa, bu parçacıklar atomu nasıl oluşturuyordu? Thomson bunun için bir atom modeli öne sürdü: Thomson’a göre atom, binlerce minik eksi elektrik yüklü parçacığın, kütlesiz bir artı yük bulutunun içinde kümelendiği bir yapıydı. Bu modele “üzümlü kek” adını vermişti. Bir süre sonra bu teorinin yanlış olduğu kendi öğrencisi olan Ernest Rutherford tarafından gösterildi. Rutherford, farklı parçacık demetleri kullanarak, atomun küçük bir çekirdeğe sahip olduğuna ilişkin kanıtlar buldu. Rutherford, atomun Güneş Sistemi’nin küçük bir benzeri olduğunu, yani ortada artı yüklü çekirdek ve etrafını çevreleyen birkaç elektrondan oluştuğunu öne sürdü. Bu çekirdeğin proton ve nötron adı verilen ve elektronlardan çok daha ağır olan parçacıklardan oluştuğu sonradan ortaya çıktı

Süperiletkenlik

Elektronun keşfinin ortaya çıkardığı en önemli sonuçlardan birisi süperiletkenliğin bulunmasıdır. Elektrik akımı, yani elektronların akışı, iletken kablolar yardımıyla sağlanır. Fakat bu metal kabloların elektriksel dirençleri vardır ve akımın telden akması sırasında bu direnç nedeniyle enerjilerinin bir kısmı atık ısıya dönüşür. Süperiletken malzemelerde ise neredeyse hiç elektriksel direnç yoktur. Dolayısıyla elektrik akımı bir süperiletkenden hiç enerji kaybına uğramadan akabilir.

Süperiletkenliğin keşfi yüzyılımızın başlarında oldu. Danimarkalı fizikçi Kamerlingh Onnes 1908 yılında mutlak sıfırın birkaç derece üstündeki sıcaklıklarda civanın elektriksel direncini ölçerken 4,2 °K’de direncin aniden sıfıra gittiğini gözledi. Daha sonraları, bu mükemmel iletkenliğe keskin geçişin başka metal ve alaşımlarda da olduğu bulundu ve bu olguya süperiletkenlik adı verildi.

Bir metal, özelliklerine bağlı olarak değişen ve geçiş sıcaklığı adı verilen belli bir sıcaklıkta süperiletken hale gelir. Örneğin çinko için bu sıcaklık 0,88 °K iken kurşun için 7,2 °K dir.
Süperiletkenlik olgusu elektronların davranışıyla belirlenir: Süperiletken bir metalin kristal örgüsündeki serbest elektronların, cıvarlarındaki pozitif iyonlarla etkileşmeleri örgüde kusurlara neden olur. Bunun sonucunda, normalde birbirlerini itmesi gereken elektronlar arasında dolaylı bir çekim kuvveti, dolayısıyla metal içinde elektron çiftleri oluşur. “Cooper Çftleri” adı verilen bu elektron çiftlerinin saçılma ile birbirlerinden ayrılmaları zordur. Üstelik bu çiftlerin saçılmayı önleyici kuantum özellikleri de vardır. Bu çiftler süperiletkenliğin sorumlusudur. Çünkü metallerde elektriksel iletkenlik temelde saçılmaya bağlıdır; ne kadar az sayıda saçılma olursa metal elektriksel olarak o kadar iyi iletken hale gelir.
Süperiletkenlik olgusunun kuramsal olarak açıklanması yüzyılımızın ortalarında John Bardeen, Leon Cooper ve John Schrieffer isimli üç Amerikalı fizikçi tarafından yapıldı ve bu çalışmaları onlara Nobel ödülü kazandırdı.

BiSrCaCuO (2223) CAM-SERAMIK SÜPERILETKEN SISTEMINE KÜÇÜK YARIÇAPLI IYONLARIN KATILMASI VE SISTEMIN FIZIKSEL VE ELEKTRIKSEL ÖZELLIKLERINE ETKILERININ INCELENMESI

Süperiletkenlikte temel amaç geçiş sıcaklığı Tc yi yukarıya çekmektir. Bu nedenle Süperiletken sistemlere farklı elementler ilave edilmekte veya daha değişik kompozisyonlar hazırlanmaktadır.
Bu çalışmada, cam-seramik yöntemi kullanılarak nominal kompozisyonu
Bi2-xGaxSr2Ca2Cu3O10+y ve Bi2-xZnxSr2Ca2Cu3O10+y (x=0.2, 0.4, 0.6, 0.8 ve 1.0) olan numuneler hazırlandı. Elde edilen amorf örnekler farklı periyotlarda ve sicaklikta isil isleme tabi tutuldu. Isıl işlem süresince meydana gelen mikroyapisal değişiklikler diferansiyel termal analiz (DTA), X-ışınları analizi (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve direnç-sıcaklık ölçümleri (R-T) ile analiz edildi. Analiz sonuçları galyum katılan sistemin kristal yapısında bir değişim olduğunu ve buna paralel olarak ta Süperiletken özelliğinin azaldığını ortaya koymuştur. Çinko katılan sistemde ise kristal yapıda önemli bir değişiklik olmamakla birlikte Süperiletkenlik özelliğinde azda olsa bir değişme ortaya koymuştur.
Her iki katılma için BiSrCaCuO sisteminin üç fazı da, n=1, n=2 ve n=3, elde edilmiştir. Özellikle katkı miktarı arttıkça n=1 fazına doğru değişim olmuştur.
Cam olarak elde edilen her iki sistemin kristalleşme aktivasyon enerjileri de hesaplanmış ve değerler 260 ile 336 kJ/mol. olarak bulunmuştur.
Sonuç olarak Bi iyonundan daha küçük yarıçaplı Ga ve Zn iyonlarının
BiSrCaCuO sistemine katılması sistemin Süperiletkenlikgini olumsuz etkilemiştir.
Şuan bilimdeki son gelişmeler olarak

Süperiletken plastik :

Elektrik iletebilen ilk plastigi gelistiren Bell Laboratuari mühendisleri yeni bir süper iletken yaratti ASSOCIATED PRESS9 Mart Amerikalı bilim adamlarının, hiçbir dirençle karşılaşmadan elektrik iletebilen ilk plastiği yarattığı belirtildi. Bell Laboratuarları’nda gerçekleştirilen çalışma, bağımsız uzmanlarca şaşkınlık verici bir gelişme olarak nitelendirildi. Yeni çalışmalara ışık tutması beklenen araştırma, uzun vadede, kuantum mekaniği tabanlı ultra hızlı bileşenler için, plastik bileşenlerin üretilmesine yol açabilir. Süperiletken özelliğine sahip plastik, Bell Laboratuarlari’nda Bertram Batlogg ve ekibi tarafından geliştirildi. Ancak, plastiğin süperiletken özelliğini sadece - 455 Fahrenheit ya da yaklaşık - 270 santigrad dereceye soğutulduğu zaman kazandığına dikkat çeken araştırmacılar, plastiğin pratik kullanımının halen uzak bir ihtimal olarak gözüktüğünü söyledi.
Bilim adamlarının bundan önceki karbon tabanlı polimerleri Süperiletkenlere çevirme girişimleri başarısızlıkla sonuçlanmıştı. Polimerlerinin çoğu dağınık bir atom yapısına sahip olduğu için direnç oluşturarak, elektronların akısını engelliyor.
Bell Laboratuarlari’ndaki deneyde ise araştırmacılar, politiopen (polythiophene) adi verilen bir plastik kullandı.
Bu polimeri içeren bir çözelti hazırlanarak, alüminyum oksit ve altından oluşan katmanın üzerine ince bir film tabakası halinde püskürtüldü. Metal ve plastikten oluşan bu katmanlar tarafından yaratılan elektrik alani, hiç bozulmadan elektronları çekti.

KÜTLE VE AĞIRLIK

Nedir ağırlık? Ağırlıksızlık? Bir yapay uydu içinde dolaşan, deney yapan, su içen astronotların ağırlıkları var mı, yok mu? Dünya onları çekiyor mu, çekmiyor mu? Daha genel olarak, kütle, yerçekimi, ağırlık ve bunların ilişkileri hakkında bilgimiz yeterli mi? Yoksa, çoğumuzun yaptığı gibi, birini ötekiyle, diğerini başkalarıyla karıştırıp, kendimiz de işin içinden çıkamıyor muyuz? Eğer bu sorulara kendinizi inandırabilecek açıklamalarınız yoksa yalnız değilsiniz.
BÜTÜN yaşamımız Dünya üzerinde. O’na yerçekimi ile o kadar bağıl ve bağımlıyız ki, ağırlıksız olmayı bazen gerçek dışı, bazen heyecan verici, hatta korkutucu bir durum gibi algılamaktan kendimizi alamayız. Lunaparklarda rağbet gören oyunlar, insana kendini boşluktaymış gibi hissettirir. Tramplenden suya atlarken, arabayla bir tümseği hızla aşarken içimizde bir şeylerin eksildiğini, yok olduğunu duyar, ürpeririz. Bindiğimiz asansörün halatı kopsa ne hissedeceğimiz hakkında iyi kötü bir fikrimiz vardır.
İnsanoğlu, mekanik denilen hareket bilimini ve onun sıcaklığa uzantısı olan termodinamiği ancak son zamanlarda geliştirip, anlamaya başladı. Hâlâ çoğumuz, kütleyi ağırlıkla, kuvveti güçle, gücü enerjiyle, ısıyı sıcaklıkla karıştırır dururuz. Ağırlıksızlık uzayı çağrıştırdığı, uzay da atmosferin ötesinde olduğu için, atmosferin dışına çıkar çıkmaz ağırlığımızın yok olacağını düşünürüz. Bütün bu karışıklık ve yanlış anlamaların altında, bazı temel kavramlar ve bunların birbirleri ile ilişkilerini doğru ve sindirerek bilmememiz yatıyor. Gelin, önce bu temel kavramları gözden geçirelim.

Önce Kütleyi Tanıyalım
Terazide bir şey tartarken kullanılan, “bir kilo” denilen demir parçası bazen başka işlere de yarar: Çivi çakmak, ceviz kırmak gibi. İster tartmada ister öteki işlerde olsun faydalanılan şey, o demir parçasının sanki adı gibi değişmez bir özelliğidir: Kütlesi. Zaten “Bir kilo” diye anılmasının nedeni, kütlesinin 1 kilogram yani 1000 gram olması (1 kg=1000 g). Dünya üzerinde nerede, hatta hangi uydu veya gezegende bulunursak bulunalım, neyin etrafında dönüyor, ne kadar hızlı veya yavaş gidiyor olursak olalım, yanımızda taşıdığımız “bir kilo”nun kütlesi daima 1 kg olarak kalacak ve çivi çakmak gibi kinetik enerjisinin kullanıldığı işlerde daima aynı derecede işimize yarayacaktır.
Kütle, bir maddenin değişmez kimliğidir. Maddenin korunumu kütlenin değişmemesi ile eşdeğerdir. (Bu arada, bizim de bir madde olarak kütlemizin değişmemesi, örneğin 72 kg değerini koruması beklenir. Ancak canlıların, canlı kalabilmek için gerekli olan çevreyle besin ve atık alışverişi yüzünden kütleleri değişir. Büyüme, zayıflama, “kilo” alma vb, bu değişmelere verdiğimiz isimlerdir.) Her maddenin, küçük veya büyük olsun, kendine özel bir kütlesi vardır. Bu yüzden madde yerine kütle de diyebiliriz.
Kütleyi tanıdıktan sonra, onunla en çok karıştırılan ağırlık kavramına geçmemiz beklenirdi. Her ne kadar ağırlık yerçekimi olmadan da tanımlanabilecek bir olgu ise de, hemen her zaman yerçekimi ile ilişkili olarak algılandığı için, önce şu yerçekimi, daha genel adıyla kütlesel çekim üzerinde durmak yerinde olur.

Nedir Kütlesel Çekim?
Maddeler (kütleler) birbirini çeker. Yani bir madde bir başkasına, onu kendisine doğru gelmeye zorlayan bir kuvvet uygular; bunu aralarında yay, ip, hava gibi hiçbir bağlayıcı ortama gerek olmadan yapar. Öteki madde de aynı şekilde birincisini, onu kendine doğru gitmeye zorlayıcı, aynı büyüklükte (tabii ki ters yönde) bir kuvvetle çeker. Örneğin, Dünya bir tenis topunu aşağı doğru bir kuvvetle çekerken, tenis topu da Dünya’yı yukarı doğru aynı büyüklükte bir kuvvetle çeker. Bu birbirine denk çekme kuvveti, iki maddenin de kütleleri ile doğru orantılıdır. Yine bu kuvvet iki kütlenin sanki birbirlerini “gördükleri” sanal büyüklükle de orantılıdır. Örneğin, 1 m uzaktaki tenis topu 2 m uzağa gidince sanki eskisinin dörtte biri kadarmış gibi gözükür. 100 m uzakta, yani onbinde bir küçüklükte ise topu görmekte güçlük çekeriz. Çekim kuvveti de o oranda, yani uzaklığın karesi ile ters orantılı olarak değişir. Yani 1 m uzaktaki tenis topunu, kütlemizden dolayı çektiğimiz kuvvet, 100 m uzakta onbinde bire düşer. Fakat bizimle top arasındaki bu kuvvet çok yakında bile o kadar küçüktür ki, top hiç de bize doğru yaklaşmaya tenezzül etmez, sanki. Ancak, kütlelerden hiç değilse biri çok büyükse çekim kuvveti önemli bir büyüklüğe ulaşır. Örneğin, bizim yerimize Dünya’yı alırsak, onun çekim kuvveti (yani topa etki eden yerçekimi) bizimkinden o kadar büyüktür ki, elimizden bıraktığımız top bize yaklaşmaktansa Dünya’ya yaklaşmayı (düşmeyi) tercih eder.
Çekim kuvvetini belirleyen uzaklık, iki cismin kütle merkezleri arasındaki uzaklıktır. Dünya ve üzerindeki topu alırsak bu uzaklık Dünya’nın ortalama yarıçapından çok az farklıdır (6371 km). Onun için, deniz seviyesinde veya yükseklerde, ekvatorda veya kutuplarda olmak pek fazla değiştirmez Dünya’nın bize uyguladığı çekim kuvvetini. Yaklaşık olarak 1 kg kütleye bu ortalama uzaklıkta 9,83 N (Newton) etki eder. Benim kütleme göre İstanbul’da, örneğin 700 N kuvvetle çekiliyorsam, Antarktika kıyılarında ancak 5 N daha fazla, Everest zirvesinde 2 N daha az bir çekim kuvvetine maruz kalacaktım. Peki daha uzaklarda? Yer’den 240 km yüksekte (herhangi bir uydu uzaklığında) 650 N, 36 000 km de (yer istasyonu uzaklığında) 22 N, Ay uzaklığında 0,19 N; yani uzaklığın karesiyle azalan bir kuvvet, ama yine de sıfır değil. Dünya yerine başka büyük kütleleri alırsak, örneğin Ay yüzeyinde 115 N, yani Dünya’dakinin 1/6’sı, Merih’te (Mars) 0,4, Müşteri’de (Jüpiter) 2,7, Güneş’te 28 katı. Tipik bir nötron yıldızı üzerinde ise, Dünya’dakinin 1012 katı kuvvetle çekiliyor olacaktım; çünkü Güneş kadar büyük bir kütleye, nötron yıldızının ancak birkaç kilometre olan yarıçapı kadar yaklaşmış bulunacaktım. Yalnız, yaklaşırken başımla ayaklarım arasındaki çekim kuvveti farkı o kadar büyüyecek ki, daha yıldıza erişmeden çok önce, pişmaniye haline gelmiş olacaktım.
Bereket versin, Dünya’dan pek fazla ayrılmadıkça bu büyük kütlelerin çekimi ihmal edilecek kadar az. Örneğin, Ay beni şimdi ancak 0,0023 N, Güneş ise 0,41 N kadar çekebiliyor. Yine de bu küçük kuvvetler gel-git olaylarının başlıca nedeni.
Dikkat ederseniz, yerçekiminden söz ederken ağırlığa hiç başvurmadık. Çekim kuvveti ile statik ağırlık arasında önemli ve nazik bir ilişki var; ileride göreceğiz. Ağırlığa geçmeden önce son bir söz: Kütlesel çekim kuvveti de, cisimler arasındaki uzaklık aynı kaldığı sürece değişmeyen bir büyüklük. Yani 240 km yüksekte bulunduğum sürece, bana etki eden yerçekimi kuvveti daima 650 N olarak kalacaktı; ister orada duruyor olayım, ister dairesel bir yörüngede hareket ediyor olayım, hep 650 N ile çekiliyor olacaktım.

Ve Ağırlık…
Ağırlık ve kütle, çoğu zaman birbiri ile karıştırılan veya alışkanlıkla birbiri yerine kullanılan iki farklı kavram. Ağırlık aslında kuvvet birimi ile ölçülür. Pratikte, terazi denilen bir karşılaştırma aracı ile “tartma” sonucu elde edilen bir büyüklük olarak bilinirse de, bu yanlış. Aslında basit, eşit kollu terazide iki kefeye konan kütleler karşılaştırılır. Eğer kol yatay durumda dengede durabiliyorsa etki eden ağırlık kuvvetleri dengededir. Bunun için de kütlelerin eşit olması gerekir. O halde “bir kilo” ile dengede olan patatesin kütlesi de 1 kg’dır. Ya ağırlığı? Bu tür teraziyle ağırlık tayin edilemez. Kütle ile ağırlık arasındaki ilk karışıklık ta bundan doğar. Tartma sonucunu “patatesin ağırlığı bir kilo” diyerek açıklarız. Halbuki “patatesin ağırlığı bir kilonun ağırlığına eşit” dememiz gerekirdi ki, ikisini de henüz bilmiyoruz. Bu yanlışlık günlük alışverişimize, banyo terazimize kadar girmiştir. Yakın bir geçmişe kadar kütle ve onun ağırlığı aynı skalada gösterilmeye çalışılmış, yine de, birine kg-kütle ötekine kg-kuvvet gibi isimler bile verilse, mekanik öğrenenlerin kâbusu olmaktan kurtulamamıştır. Hâlâ hiç kimse (fizikçiler dahil) size ağırlığından söz ederken “700 Newton çekiyorum” demez; “72 kiloyum” der. “Nedir bu 72 kilo?” sorusuna hiç kimseden “Kütlem” cevabını alamazsınız, isterseniz deneyin.
Bu yanlışlıklar yalnızca dilimizde kaldığı, anlayışımızı etkilemediği sürece zarar yok. Zaten, Dünya üzerinden fazla ayrılmadıkça ağırlık da pek değişmiyor; ha kütle ha ağırlık. Fakat konu ağırlıksız olmaya dayanınca daha dikkatli olmak gerek. Çünkü ağırlıksız olunduğu söylenilen durum ve şartlarda artık neyin kütle, neyin çekim kuvveti veya ağırlık olduğunu açık seçik bilmekten başka çare yok.
Kütlenin hiç değişmediğini, çekim kuvvetinin ise, kütleler arası uzaklık aynı kaldığı sürece değişmediğini gördük. Ayrıca, uzaklık arttıkça çekim kuvvetinin hızla küçüldüğünü, fakat asla sıfır olmadığını da biliyoruz. Deneyimlere dayanarak bildiğimiz başka şeyler de var. “Ağırlıksız” denilen şartlarda, örneğin bir yapay uydu kapsülünde (veya halatı kopmuş asansör kabininde) hiçbir yere dayanmadan, dokunmadan kapsüle göre durumumuzu koruyabiliyoruz; kullandığımız aleti elimizden bırakınca sanki bıraktığımız yerde boşlukta kalıyor. Dikkatle düşünürsek “ağırlıksız” olmak, etkisinden hiçbir şekilde kurtulamayacağımızı bildiğimiz yerçekimi kuvveti hariç, başka hiçbir kuvvete maruz olmamak gibi bir durum. Yani sadece ve sadece, kütlesel çekim kuvvetinin altında isek, ister duruyor ‘herhangi bir anda) ister hareket ediyor olalım, ağırlığımız olmayacak. Örneğin tramplenden havuza atlarken, ayaklarımız trampleni terkettiği andan suya ilk dokunduğumuz ana kadar, (hava ile sürtünmeyi ihmal edersek) hiçbir yerden destek almadan sadece yerçekimi altındayızdır. Önce yükselir, bir noktada bir an durur, sonra aşağı doğru gittikçe hızlanarak düşeriz. Bu sırada bir ağırlığımız olduğunu bize hissettirecek başka hiçbir kuvvet yoktur. Halbuki, ayakta dururken (veya otururken) her bir parçamız, yerçekiminden dolayı düşmesini önleyecek belli bir kuvvetle yukarı itilerek dengelenir. Bu kuvvetleri ise biz toptan ağırlığımız olarak algılarız: En çok ayaklarımızla, en az başımızla (tepe üstü durduğumuz zaman da tersine en çok başımız, en az ayaklarımızla).
Asansörle çıkıyor veya iniyorsak ağırlığımız değişir. Kabine girip çıkış düğmesine basıncaya kadar hareket etmeyiz. Yerçekimi, döşemeden ayaklarımızı yukarı iten kuvvetle (hemen hemen) dengededir ve bu itme kuvvetini biz normal ağırlığımız olarak algılarız. Düğmeye basınca, döşeme bizi daha büyük bir kuvvetle yukarı iterek hızlandırır, bunun için de kendimizi daha ağır hissederiz. Kabin hızı sabit değerini alınca ağırlığımız yine normale döner. Duracağımız kata yaklaşırken kabin yavaşlar, döşeme kuvveti azalır, kendimizi daha hafif hissederiz (biraz boşlukta gibi). Durduktan sonra her şey normal değerine döner. İnişte olay ters yönde tekrarlanır: Önce hafifleme, sonra normal, sonra ağırlaşma ve nihayet normale dönüş. Çabuk hızlanan veya halatı kopan bir kabinde neler hissedeceğimiz belli artık. Birincide daha çok ağırlık, ikincide neredeyse sıfır ağırlık.
Mekik-uydu içindeki durumu da analiz etmek mümkün. Mekik, personel, deney aletleri ve Dr. Nurcan Baç’ın zeolitleri (bk. Bilim ve Teknik 345, s. 8-11), her şey hemen hemen aynı yörünge üzerinde, isterlerse birbirlerine hiç dokunmadan, yani sadece yerçekimi altında hareket etmektedir. Başka kuvvet gerekmediği için ağırlıkları yoktur; hem de çok uzun bir süre. Böylece zeolit kristalleri en özgür ortam içinde büyüyebilir. Dünya üzerinde ise ancak bir düşme kulesinde, kabini yukarı fırlatıp tekrar dibe düşünceye kadar, birkaç saniyelik bir ağırlıksız durum yaratabilecektik.

Yerçekimi İvmesi
Newton’un meşhur ikinci (hareket) kanunu, bir kütleye bir kuvvet etki ettiğinde onun bu kuvvet doğrultusunda kuvvetin büyüklüğü ile orantılı, fakat kendi kütlesi ile ters orantılı şekilde hızlanacağını (yani mevcut hızına, zamanla o oranda artan hız katacağını) söyler. Kütlenin, “atâlet” (tembellik) diye adlandırılan bir özelliğin ölçüsü olması, bu ters orantı yüzündendir. Bir el arabasını kolaylıkla hızlandırabilirsiniz. Ama aynı kuvvetle bunu arabanızda sağlamak uzun zaman alır; çünkü arabanız çok daha “âtıl” yani kütlelidir. Hızlanma mekanik dilinde “ivme”dir. Tenis topunu elimizden bıraktıktan sonra, hava direncini ihmal ederseniz, yerçekimi ona etki eden tek kuvvettir ve aşağı doğrudur. Bıraktığımız anda sıfır olan hızı, her saniye başına saniyede 9,8 m gibi artar ve top hızlanarak yere düşer. Hava direnci gerçekten yoksa (örneğin havası tamamen boşaltılmış bir odada) tenis topu, kuş tüyü ve değirmen taşı hep aynı ivmeyle hızlanır; çünkü birim kütleye etki eden kuvvet olan ivme aynı kalır, bütün cisimler için. İşte bu birim kütleye etki eden yerçekimi kuvvetine yerçekimi ivmesi denir. Uygulanma yeri çoğunlukla Dünya yüzeyi olduğu ve orada kaldığı sürece değeri pek fazla değişmediği için sabit bir ortalama değeri olduğu kabul edilebilir. go= 9,83 N/1 kg = 9,83 (m/s)/s = 9,83 m/s2.
Öte yandan, bir cismin hareketi incelenirken, çoklukla bu hareketin Dünya’ya göre tanımlanması istenir. Böyle olunca da mutlak hareketi (yani uzayda sabit kabul edilebilecek bir referansa göre hareketi) düzenleyen yerçekimi ivmesi değil, Dünya’ya göre hareketi verecek olan ağırlık ivmesi daha uygun bir büyüklük olur. Onun da standart değeri g = 9,81 m/s2′dir. Bundan farklılıklar doğuran yükseklik ve enlemin etkileri çoğu zaman ihmal edilir. Dünya’nın simetrik olmaması, zamanla şeklinin değişmesi gibi nedenlerden gelebilecek düzeltmeler ise çok daha küçüktür.
Hızlı hareketler, kısa sürede hızlanmayı, yani yüksek ivmeyi gerektirir. Atmosfer içi ve ötesi hareket programlarında yüksek ivmeler, m/s2 birimi ile olduğu kadar g değerini birim kabul ederek de ifade edilir. Örneğin, bir uydunun fırlatılmasında, uçak manevralarında 2-3 g’lik ivmeler ağırlığın 2-3 katına çıkacağını müjdelerken, 8-10 g gibi ivmeler insanın dayanma sınırına erişir. Çarpışmalar genellikle çok daha yüksek g’lerle ölçülür. Örneğin, teniste, topun raketle buluşma süresi 1/100 saniye ve topun çıkış hızı 50 m/s ise ortalama ivme nerdeyse 500 g olacaktır.
Ağırlıksız durumlarda ağırlığı temel alan ivme de sıfır olmalı, yani 0 g. O halde neden mikrogravite? Ağırlığın etkilediği (ve bu yüzden ağırlıksız ortama ihtiyaç gösteren) doğal konveksiyon, tabakalaşma gibi olaylar içeren işlemlerde, çok küçük de olsa, ağırlık, yüzey gerilimi, elektrostatik kuvvetler gibi faktörler ayrıntılı olarak bilinmelidir. Bir uzay istasyonunda yer çekiminin kabinin “altında” ve “üstünde” farklı değerlerde olması, personelin hareketi, istasyonun dönmesi veya teorik yörüngeyi tamı tamına izlememesi yüzünden g değeri sıfırdan farklıdır ve sınırlarının bilinmesi gerekir. Erişilebilecek küçük değerler, bir düşme kulesinde 10-5 g, balistik yörüngede uçan bir uçakta 10-3 g, uzay mekiğinde 10-6 g (personel uykuda) ile 10-3 g (çalışırken) arasında olabilir.