12. Sınıf Fizik konu anlatımı

Düzgün çembersel hareketin tanımı; periyot, frekans, çizgisel hız ve açısal hız; hızın yönünün sürekli değişmesi ve merkezcil ivme; merkezcil kuvvet ve bağlı olduğu değişkenler (kütle, hız, yarıçap); merkezcil kuvveti sağlayan kuvvetler (ip gerilmesi, sürtünme, kütle çekimi, normal kuvvet); yatay ve düşey düzlemde çembersel hareket analizi; araçların virajlarda emniyetli dönüş şartları (düz ve eğimli yol), merkezkaç etkisinin eylemsizlikle açıklanması.

Öteleme ve dönme hareketi; dönerek öteleme (kaymadan yuvarlanma, v = ω · r); eylemsizlik momenti ve kütle dağılımıyla ilişkisi (noktasal kütle, halka, disk, küre); dönme kinetik enerjisi ½ I ω² ve dönerek öteleme yapan cismin toplam kinetik enerjisi; eğik düzlemden yuvarlanan cisimlerin yarışı; açısal momentum L = I · ω = m · v · r, vektörel yönü (sağ el kuralı); tork ve açısal ivme ilişkisi; açısal momentumun korunumu ve örnekleri (buz patencisi, dalgıç, nötron yıldızları, Kepler’in alanlar yasası).

Newton’un evrensel kütle çekim yasası F = G · m₁ · m₂ / d², evrensel çekim sabiti G ve Cavendish deneyi; kütle çekim ivmesi g = G · M / R² ve yükseklikle, gezegenin kütlesi ve yarıçapıyla değişimi; ağırlıksızlık ve serbest düşme; kütle çekim potansiyel enerjisi Eₚ = −G · M · m / r; yörünge hızı ve kurtulma hızı; gök cisimlerinin hareketleri üzerine görüşlerin tarihi (yer merkezli ve Güneş merkezli model, Tycho Brahe); Kepler’in üç yasası: elips yörüngeler, eşit alanlar, T² / r³ sabitliği.

Periyodik hareket ve basit harmonik hareketin tanımı (denge noktasına doğru, uzaklıkla orantılı geri çağırıcı kuvvet F = −k · x); genlik, periyot, frekans, açısal frekans; düzgün çembersel hareketin izdüşümü olarak BHH; konum, hız ve ivmenin zamana göre değişimi (x = A · cos ωt, v_max = ωA, a_max = ω²A); denge noktası ve uç noktalarda hız, ivme ve enerji; yay sarkacı T = 2π√(m/k) ve basit sarkaç T = 2π√(L/g); periyodun bağlı olduğu ve olmadığı değişkenler; seri ve paralel yaylar; gerçek hayatta salınımlar.

Su dalgalarında kırınım ve kırınımın yarık genişliği ile dalga boyuna bağlılığı; iki noktasal kaynaktan çıkan dalgaların girişimi, yapıcı ve yıkıcı girişim şartları, dal ve düğüm çizgileri; ışığın çift yarıkta girişimi (Young deneyi) ve saçak aralığı Δx = λL/d; ışığın tek yarıkta kırınımı ve merkezî aydınlık saçak genişliği; ışığın dalga doğasının tarihsel tartışması (Newton – Huygens, Young); Doppler olayı: kaynak ya da gözlemci hareketinde frekans değişimi, ses ve ışıkta Doppler, kırmızıya kayma ve uygulamalar.

Elektromanyetik dalgaların oluşumu (ivmeli yükler), Maxwell’in öngörüsü ve Hertz deneyi; özellikleri: elektrik ve manyetik alanların birbirine ve yayılma doğrultusuna dik olması (enine dalga), boşlukta ışık hızıyla yayılma (c = 3 · 10⁸ m/s), maddesel ortam gerektirmemesi, c = λ · f bağıntısı, yansıma, kırılma, kırınım ve girişim; foton enerjisi E = h · f; elektromanyetik spektrum: radyo, mikrodalga, kızılötesi, görünür ışık, morötesi, X ve gama ışınlarının dalga boyu, frekans, enerji sıralaması, kaynakları, kullanım alanları ve sağlık etkileri.

Atom kavramının tarihsel gelişimi: Demokritos, Dalton atom modeli, Thomson’ın elektronu keşfi ve modeli, Rutherford’un altın levha deneyi ve çekirdekli atom modeli, Bohr atom modeli ve hidrojenin enerji düzeyleri (Eₙ = −13,6 / n² eV); Bohr modelinin sınırlılıkları; atomun uyarılma yolları (ısı, elektron çarpması, foton soğurma), iyonlaşma enerjisi; salma (emisyon) ve soğurma (absorpsiyon) spektrumları; hidrojenin spektral serileri (Lyman, Balmer, Paschen); modern atom teorisi: Heisenberg belirsizlik ilkesi, Schrödinger ve orbital (elektron bulutu) kavramı.

Büyük Patlama teorisi ve evrenin yaşı; teorinin kanıtları: galaksilerin uzaklaşması ve kırmızıya kayma (Hubble), kozmik mikrodalga arka plan ışıması (Penzias ve Wilson), hafif elementlerin bolluğu; standart model ve atom altı parçacıklar: kuarklar, leptonlar, kuvvet taşıyıcı bozonlar, Higgs bozonu; proton ve nötronun kuark yapısı; temel kuvvetler; maddenin oluşum süreci (kuark-gluon plazması, nükleonlar, ilk çekirdekler, ilk atomlar, yıldızlar ve ağır elementler); madde ve antimadde, pozitron, yok olma ve çift oluşumu; CERN ve parçacık hızlandırıcıları.

Çekirdeğin yapısı (proton, nötron, nükleon); kararlı ve kararsız çekirdekler (nötron/proton oranı, ağır çekirdekler); radyoaktivite ve keşfi (Becquerel, Marie ve Pierre Curie); alfa, beta ve gama bozunmaları, bozunmalarda atom ve kütle numarasının değişimi, girginlik; yarı ömür; kütle eksikliği ve bağlanma enerjisi (E = m · c²); nükleer fisyon ve zincirleme tepkime, nükleer santraller; nükleer füzyon ve yıldızlarda enerji üretimi; radyasyonun canlılar üzerindeki etkileri, doz birimi (sievert), korunma ilkeleri ve radyasyonun tıp, tarım ve sanayide kullanımı.

Eter kavramı ve Michelson-Morley deneyi (1887); Einstein’ın özel görelilik teorisi (1905) ve iki temel ilkesi (fizik yasalarının bütün eylemsiz gözlem çerçevelerinde aynı olması, ışık hızının sabitliği); eşzamanlılığın göreliliği; göreli zaman (zaman genişlemesi) ve göreli uzunluk (uzunluk kısalması), Lorentz çarpanı γ; müonlarla kanıt, ikizler paradoksu, GPS uydularında görelilik düzeltmesi; göreli kütle, durgun kütle enerjisi ve E = m · c²; ışık hızının aşılamaması.

Siyah cisim ışıması, sıcaklık ile ışıma eğrisinin değişimi ve Wien yasası; klasik fiziğin açıklayamadığı “morötesi felaketi” ve Planck’ın enerjinin kuantumlu olduğu varsayımı (E = h · f); foton kavramı ve foton enerjisi (E = h · c / λ); fotoelektrik olay, eşik frekansı, bağlanma enerjisi (iş fonksiyonu) ve Einstein’ın fotoelektrik denklemi Eₖ,max = h · f − W; ışık şiddeti ve frekansın etkisi, durdurma gerilimi, Eₖ – f grafiği; fotoelektrik olayın günlük hayattaki uygulamaları (fotosel, ışık sensörü, dijital kamera, gece görüş).

Compton olayı (1923): X ışını fotonlarının serbest elektronlardan saçılması, saçılan fotonun dalga boyunun artması ve enerjinin bir kısmının elektrona aktarılması; enerji ve momentumun korunumu, foton momentumu p = h / λ; Compton ve fotoelektrik olaylarının karşılaştırılması; ışığın ikili (dalga-parçacık) doğası; de Broglie hipotezi ve madde dalgaları λ = h / (m · v); Davisson-Germer elektron kırınımı deneyi; elektron mikroskobu; makroskobik cisimlerde dalga özelliğinin gözlenememesi.

Tıpta görüntüleme cihazları: röntgen, bilgisayarlı tomografi (BT), manyetik rezonans (MR), ultrason ve PET’in çalışma ilkeleri ve karşılaştırılması; termal kamera; LCD ve plazma ekran teknolojileri; yarı iletken maddelerin özellikleri (silisyum, germanyum), sıcaklık ve katkılamayla iletkenliğin değişmesi, n-tipi ve p-tipi yarı iletkenler; p-n eklemi ve diyot, transistör ve entegre devreler; LED teknolojisi; güneş pillerinin (fotovoltaik) çalışma ilkesi ve verimi.

Süper iletkenlik: kritik sıcaklığın altında elektrik direncinin sıfıra inmesi (Kamerlingh Onnes, 1911), Meissner etkisi ve manyetik yükselme, yüksek sıcaklık süper iletkenleri; süper iletkenlerin kullanım alanları (MR mıknatısları, maglev trenler, parçacık hızlandırıcıları, kayıpsız enerji iletimi); nanobilim ve nanometre ölçeği, yüzey/hacim oranı, Feynman; nanomalzemeler (karbon nanotüp, grafen, nanogümüş, nanotitanyum dioksit) ve kullanım alanları (tıp, tekstil, elektronik, enerji, lotus etkisi); LASER ışınının oluşumu (uyarılmış salma, nüfus terslenmesi, optik rezonatör), özellikleri ve kullanım alanları.