Kara Cisim Işıması Yeni Nesile Geçiş Test Çöz

Sorular

1. Astronomlar A ve B yıldızlarını incelerken A yıldızının tepe dalga boyunun $\lambda_A = 600\text{ nm}$, B yıldızının ise $\lambda_B = 300\text{ nm}$ olduğunu saptıyor. A yıldızının yarıçapı B yıldızının yarıçapının 4 katı ($R_A = 4 R_B$) olduğuna göre, A yıldızının toplam ışıma gücünün ($P_A$) B yıldızının toplam ışıma gücüne ($P_B$) oranı $\frac{P_A}{P_B}$ kaçtır?

   • A) 16
   • B) 4
   • C) 2
   • D) 1/2
   • E) 1

2. İçi boş, iç yüzeyi siyaha boyanmış ve üzerinde çok küçük bir delik bulunan kapalı bir küre kara cisim modeli olarak kullanılır. Bu sistemin kara cisim sayılmasının temel fiziksel nedeni aşağıdakilerden hangisidir?

   • A) İçeri giren ışık delikten geçer geçmez tek bir hamlede tamamen emilir.
   • B) Delik sadece dışarıya görünür ışık yayan ideal bir kaynak gibi davranır.
   • C) İçeri giren ışın iç duvarlarda defalarca yansıyarak her adımda enerjisini kaybeder ve delikten geri çıkamaz.
   • D) Küre duvarlarının sıcaklığı ne olursa olsun delikten yayılan ışığın dalga boyu sabittir.
   • E) Delikten yayılan ışımanın özellikleri kürenin yapıldığı malzemenin cinsine bağlıdır.

3. Bir kara cismin sıcaklığı $T$ iken maksimum ışıma yaptığı dalga boyu $\lambda$, birim zamanda yaydığı toplam enerji gücü $P$'dir. Bu cismin maksimum ışıma yaptığı dalga boyu $\frac{\lambda}{3}$ değerine düşürülürse, birim zamanda yaydığı toplam enerji gücü kaç $P$ olur?

   • A) 81
   • B) 27
   • C) 9
   • D) 3
   • E) 1/81

4. Üç farklı kara cismin yüzey sıcaklık değerleri aşağıdaki tabloda verilmiştir. K cismi: 1000 K L cismi: 2000 K M cismi: 4000 K Bu cisimlerin maksimum ışıma şiddetine karşılık gelen foton frekansları sırasıyla $f_K$, $f_L$ ve $f_M$ olduğuna göre, bu frekanslar arasındaki ilişki nedir?

   • A) $f_K > f_L > f_M$
   • B) $f_K = f_L = f_M$
   • C) $f_L > f_M > f_K$
   • D) $f_M > f_L > f_K$
   • E) $f_M > f_K > f_L$

5. Güneş yüzey sıcaklığı yaklaşık 5800 K iken Dünya'nın ortalama yüzey sıcaklığı yaklaşık 288 K'dir. Güneş ve Dünya mükemmel birer kara cisim olarak modellendiğinde, aşağıda verilen ifadelerden hangisi yanlıştır?

   • A) Güneş'in maksimum ışıma yaptığı dalga boyu görünür ışık bölgesine denk gelir.
   • B) Dünya'nın yaydığı maksimum ışıma şiddetine karşılık gelen dalga boyu Güneş'inkinden daha küçüktür.
   • C) Güneş'in birim yüzeyinden birim zamanda yayılan toplam termal enerji Dünya'nınkinden katbekat fazladır.
   • D) Dünya'nın yaptığı kara cisim ışıması ağırlıklı olarak kızılötesi spektrumdadır.
   • E) Dünya'nın ortalama sıcaklığı artarsa yayınladığı pik dalga boyu daha kısa dalga boylarına kayar.

6. Oda sıcaklığındaki demir bir çubuk ısıtılmaya başlandığında önce karanlıkta hafif kırmızı görünür, sıcaklık artmaya devam ettikçe sırasıyla turuncu, sarı ve nihayetinde parlak beyaz renge bürünür. Bu gözlemin temel nedeni aşağıdakilerden hangisi ile açıklanır?

   • A) Sıcaklık arttıkça maksimum ışıma dalga boyunun küçülerek görünür bölgenin yüksek frekanslarına kayması ve toplam ışımanın artması.
   • B) Isınan demir çubuğun atom sayısının artması nedeniyle ortamdaki beyaz ışığı tamamen yansıtması.
   • C) Sıcaklık arttıkça demirden yayılan fotonların hızının artarak göz tarafından beyaz algılanması.
   • D) Sıcaklık arttıkça ışıma frekansının küçülmesi ve ışımanın kızılötesi bölgeye doğru kayması.
   • E) Demirin ısındıkça sadece tek bir frekansta ışıma yapıp diğer frekansları tamamen soğurması.

7. Max Planck, kara cisim ışıması spektrumundaki uyuşmazlığı çözmek için radyatör moleküllerinin enerjisiyle ilgili devrim niteliğinde bir hipotez öne sürmüştür. Planck'ın geliştirdiği bu hipoteze göre aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

   • A) Işıma enerjisi her değerde kesintisiz ve sürekli olarak emilebilir veya yayılabilir.
   • B) Yayılan bir fotonun enerjisi, ışımanın dalga boyu ile doğru orantılı olarak değişir.
   • C) Atomların titreşim genliği arttıkça yaydıkları fotonların frekansı değişmeden enerjisi sürekli kalır.
   • D) Atomlar ve moleküller enerjiyi ancak $E = n h f$ şeklindeki kesikli (kuantumlu) paketler halinde yayabilir veya yutabilir.
   • E) Planck sabiti değeri artarsa belirli bir frekanstaki fotonun sahip olduğu enerji azalır.

8. Termal kameralar, nesnelerin yaydığı elektromanyetik ışımaları algılayarak ekranda renklendirilmiş görüntüler oluşturur. İnsan vücudunun ortalama sıcaklıkta yaptığı ışıma ve termal kameraların çalışma ilkesiyle ilgili hangisi doğrudur?

   • A) İnsan vücudu sadece dış ortamdan yansıttığı ışık sayesinde termal kameralar tarafından görünür.
   • B) İnsan vücudunun yaptığı maksimum ışıma morötesi (UV) dalga boyu bölgesinde gerçekleşir.
   • C) İnsan vücudu yaklaşık 310 K sıcaklığında ağırlıklı olarak kızılötesi (IR) bölgede kara cisim ışıması yapar.
   • D) Sıcaklığı artan bir insanın yaydığı maksimum ışıma dalga boyu daha büyük değerlere kayar.
   • E) Termal kameralar görünür ışık spektrumundaki merceklerle doğrudan optik fotoğraf çeker.

9. Bir kara cismin yüzey sıcaklığı 2 T iken birim zamanda yaydığı toplam termal ışıma enerjisi $E_1$'dir. Cismin yüzey sıcaklığı 4 T yapıldığında birim zamanda yaydığı toplam termal ışıma enerjisi $E_2$ olduğuna göre, $\frac{E_2}{E_1}$ oranı kaçtır?

   • A) 4
   • B) 16
   • C) 8
   • D) 2
   • E) 64

10. Yüzey sıcaklığı 3000 K olan bir kara cismin maksimum ışıma şiddetine karşılık gelen dalga boyu $\lambda_1$'dir. Bu cismin yüzey sıcaklığı 9000 K değerine çıkarıldığında maksimum ışıma şiddetine karşılık gelen dalga boyu $\lambda_2$ olduğuna göre, $\frac{\lambda_1}{\lambda_2}$ oranı kaçtır?

    • A) 1/9
    • B) 1/3
    • C) 3
    • D) 9
    • E) 27

11. Klasik fizik teorilerine dayanan Rayleigh-Jeans yaklaşımı, kara cisim ışıması spektrumunu açıklamakta yetersiz kalmıştır. Klasik fiziğin bu başarısızlığı ve modern fiziğin doğuş süreciyle ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

    • A) Klasik fizik, büyük dalga boylarında (kızılötesi) deneysel sonuçlarla büyük bir çelişki yaşamıştır.
    • B) Klasik teoriye göre dalga boyu sıfıra yaklaştıkça ışıma şiddetinin de sıfıra yaklaşması gerekirdi.
    • C) Max Planck, enerjinin sürekli bir spektrumda yayıldığını kabul ederek deneysel verileri açıklamıştır.
    • D) Morötesi felaket, kara cismin yüksek dalga boylarında sonsuz enerji yayacağı iddiasından doğmuştur.
    • E) Klasik fizik, küçük dalga boylarında (morötesi) ışıma şiddetinin sonsuza gideceğini öngörerek deneysel verilerle çelişmiştir.

12. Gece gökyüzünü inceleyen bir astronom, A yıldızının mavi-beyaz, B yıldızının ise kırmızı renkte ışık yaydığını gözlemliyor. Yıldızların birer kara cisim gibi ışıma yaptığı varsayıldığında, bu gözlemden hareketle hangi değerlendirme kesinlikle doğrudur?

    • A) B yıldızının yüzey sıcaklığı A yıldızının yüzey sıcaklığından daha yüksektir.
    • B) A yıldızının yaydığı maksimum ışıma şiddetine karşılık gelen dalga boyu B yıldızınınkinden büyüktür.
    • C) B yıldızının birim yüzeyinden birim zamanda yayılan toplam enerji A yıldızınınkinden fazladır.
    • D) A yıldızının yüzey sıcaklığı B yıldızının yüzey sıcaklığından daha yüksektir.
    • E) Her iki yıldızın da maksimum ışıma yaptığı frekans değerleri birbirine eşittir.

13. Üzerine düşen tüm elektromanyetik radyasyonu yutan ve termal dengede her dalga boyunda ışıma yapan ideal cisimlere kara cisim denir. Buna göre, ideal bir kara cisim ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

    • A) Yalnızca görünür ışık bölgesindeki elektromanyetik dalgaları soğurur.
    • B) Üzerine gelen tüm dalga boylarındaki ışığı tamamen soğurduğu için mükemmel bir yutucudur.
    • C) Sıcaklığı arttıkça birim zamanda yaydığı toplam termal enerji miktarı azalır.
    • D) Oda sıcaklığında gözle bakıldığında kesinlikle siyah renkte görünmek zorundadır.
    • E) Termal dengedeyken sadece tek bir frekansta elektromanyetik ışıma yapar.

Doğru cevaplar ve adım adım çözümler testi tamamladıktan sonra gösterilir.