Bu madde, ; zira herhangi bir maddeden bu maddeye verilmiş bir bağlantı yoktur. (Eylül 2022) |
Bethe formülü hızlı yüklü parçacıkların (protonlar, alfa parçacıkları, atomik iyonlar ama elektronlar değil) malzeme (ya da durdurma gücü malzemesi) ile enerji kaybını açıklar. Yüksek hızlı yüklü parçacıklar maddenin içinde hareket ederken, malzemenin atomlarındaki elektronlarla etkileşirler, bu etkileşme atomu uyarır ya da iyonlaştırır. Bu durum hareket eden parçacığın enerji kaybetmesine yol açar.
Klasik olan, göreli olmayan ilk biçimi 1913 yılında Niels Bohr tarafından; kuantum mekaniksel olan, göreli olmayan ilk biçimi 1930 yılında Hans Bethe tarafından ortaya atıldı; 1932 yılında göreli etkileri temel alan deneysel verilerle tutarlı biçime sokuldu. En olası enerji kaybı, ortalama enerji kaybından farklıdır ve bu Landau-Vavilov dağılımı ile tanımlanır.
Formül
| ]Bu alt başlığın genişletilmesi gerekiyor. Sayfayı düzenleyerek yardımcı olabilirsiniz. |
Formülün göreli biçimi:
-
(1)
Burada;
| parçacığın hızı | |
| parçacığın enerjisi | |
| yol mesafesi | |
| ışık hızı | |
| parçacığın yükü | |
| temel yük | |
| elektronun durgun kütlesi | |
| malzemedeki elektronların sayı yoğunluğu | |
| malzemenin ortalama uyarılma potansiyeli |
Burada, malzemenin elektron sayı yoğunluğu ile hesaplanabilir, burada malzemenin yoğunluğu, Z ve A sırasıyla atom numarası ve kütle numarası, = 1 g/mol molar kütle sabiti ve Avagadro sayısıdır.

Yandaki resimde, küçük daireler çeşitli yazarlardan elde edilen deneysel veriler (http://www.exphys.jku.at/Stopping/6 Şubat 2012 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. adresinden alındı); eğri ise Bethe formülünü göstermektedir. Bethe formülünün yüksek enerjilerdeki deneyler ile uyum içinde olduğu açıktır, özellikle düzeltmeler ilave edildiğinde.
Formül sıklıkla, Bloch yaklaşımını içermediği durumlarda bile Bethe-Bloch formülü olarak adlandırılır.
Küçük enerjiler için Bethe formülü şu şekilde basitleştirilebilir ;
-
(2)
.
Bu nedenle, Bethe formülüne göre, enerji artarken durdurma gücü kabaca ile azalır. Yaklaşık 'de minimuma ulaşır, burada parçacığın kütlesidir (protonlar için 3000 MeV olabilir). Çok göreli enerjiler için, , enerji kaybı yine göreli bir şekilde artar.
Bethe formülü yalnızca yüklü parçacığa (iyon) atomik elektronlarla taşınmayan yeterince büyük enerjiler için geçerlidir. Daha küçük enerjilerde, elektron iyon kapısı durumundayken yük etkin bir şekilde azalır ve böylece durdurma gücü de azalır. Ancak parçacık tamamen iyonize olsa bile düzeltmeler gereklidir.
Ortalama uyarılma potansiyeli
| ]
Bethe kuramında malzeme tek bir değer, ortalama uyarılma potansiyeli I ile ifade edilir. 1933 yılında Felix Bloch atomların ortalama iyonizasyon potansiyelinin yaklaşık şöyle olduğunu gösterdi;
-
(3)
Burada Z malzeme atomlarının atom numarasıdır. Eğer bu yaklaşıklık yukarıdaki formüle (1) yerleştirilirse, Bethe-Bloch formülü olarak adlandırılan ifade elde edilir. Ama Z 'nin bir fonksiyonu olarak I tablolarımız tam olarak elimizde olduğundan (aşağıya bakınız) böyle bir tablonun kullanılması formülün (3) kullanımından daha iyi sonuçlar verecektir.
Şekil tablodan alınan normalize I değerlerini gösterir. Bu şekildeki tepe ve çukurlar durdurma gücünde tepe ve çukurlara karşılık gelen bir yol açar. Bunlar "Z2 titreşimleri" veya "Z2 yapısı" (Burada Z2 = Z olup hedefin atom numarası anlamına gelir) olarak adlandırılır.
Bethe formülündeki düzeltmeler
| ]Bethe kuantum mekaniğinde bir pertürbatif genişleme kullanarak bir formül buldu. Dolayısıyla sonuç kare parçacığın yükü ile orantılıdır. Formül 'nin yüksek mertebelerine karşılık gelen düzeltmeleri göz önüne alarak zenginleştirilebilir. Bunlar: Barkas-Andersen etkisi ( ile orantılı, ve Hans Henrik Andersen), Bloch düzeltmesi ( ile orantılı). Ek olarak, malzemenin atomik elektronlarının sabit olmadığını göz önünde tutmak gereklidir ("kabuk düzeltme").
Örneğin, tanıtılan bu düzeltmeleri PSTAR ve ASTAR programları proton ve alfa parçacıklarının durdurma gücünü hesaplamak için kullanır. (www.physics.nist.gov/PhysRefData/Star/Text/programs.html). Düzeltmeler düşük enerjilerde geniştir ve enerji arttıkça daha düşük hâle gelmektedir.
Çok yüksek enerjilerde Fermi yoğunluk düzeltmelerinin eklenmesi gereklidir.
Literatür
| ]- P. Sigmund: Particle Penetration and Radiation Effects, General Aspects and Stopping of Swift Point Charges (= Springer Series in Solid State Sciences. Vol. 151). Springer, Berlin/Heidelberg 2006, .
- Hans Bethe, Zur Theorie des Durchgangs schneller Korpuskularstrahlen durch Materie, "Annalen der Physik", 397 (1930) 325 - 400
Ayrıca bakınız
| ]Dipnotlar
| ]- ^ Küçük kütleleri, ayırtedilemezlikleri ve Bremsstrahlung (frenleme) ile çok büyük kayıplara uğradıklarından dolayı elektronlar için biraz farklıdır.
Kaynakça
| ]- ^ N. Bohr: II. On the theory of the decrease of velocity of moving electrified particles on passing through matter, The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science, 1913, 25. Jg., Nr. 145, S. 10-31.
- ^ "Özgün makale: Hans Bethe, Zur Theorie des Durchgangs schneller Korpuskularstrahlen durch Materie, "Annalen der Physik", 397 (1930) 325 - 400". 13 Ağustos 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 22 Eylül 2015.
- ^ Sigmund, Peter Particle Penetration and Radiation Effects. Springer Series in Solid State Sciences, 151. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag. (2006)
- ^ H. Bichsel, Rev. Mod. Phys. 60, 663 (1988)
- ^ a b Report 49 of the International Commission on Radiation Units and Measurements, "Stopping Powers and Ranges for Protons and Alpha Particles", Bethesda, MD, USA (1993)
Dış bağlantılar
| ]- Madde içinde yüklü parçacıkların geçişi3 Mart 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. (İngilizce)
- Protonlar ve alfa parçacıkları için durdurma gücü26 Ekim 2015 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. (İngilizce)
- Durdurma gücü verileri ve grafikleri (İngilizce)
- Denisov, S. P., "Yüklü parçacıkların iyonizasyon enerjisi kaybı"10 Ocak 2017 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. (Rusça)
- Elektronların madde ile etkileşimi30 Mayıs 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. (Rusça)
- Malzeme ile parçacıkların etkileşimi − enerji kaybı26 Eylül 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. (Rusça)
- Özcan, V. E. Parçacıkların maddeyle etkileşimi3 Ekim 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. (Türkçe)
- Radyasyonun madde ile etkileşmesi (İstanbul Üniversitesi Çekirdek Fiziği II) (Türkçe)
- Ocak, S.B. Radyasyon madde etkileşmesi (yüklü parçacıklar). Türk Fizik Derneği VIII. Uluslararası Katılımlı Parçacık Hızlandırıcıları ve Detektörleri Yaz Okulu (Türkçe)
- Gürbüz, S. Algıç Fiziği 2. CERN Türk Öğretmen Çalıştayı 4.15 Ağustos 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. (Türkçe)
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Vikipedi ozgur ansiklopedi Bu madde oksuz maddedir zira herhangi bir maddeden bu maddeye verilmis bir baglanti yoktur Lutfen ilgili maddelerden bu sayfaya baglanti vermeye calisin Eylul 2022 Bethe formulu hizli yuklu parcaciklarin protonlar alfa parcaciklari atomik iyonlar ama elektronlar degil malzeme ya da durdurma gucu malzemesi ile enerji kaybini aciklar Yuksek hizli yuklu parcaciklar maddenin icinde hareket ederken malzemenin atomlarindaki elektronlarla etkilesirler bu etkilesme atomu uyarir ya da iyonlastirir Bu durum hareket eden parcacigin enerji kaybetmesine yol acar Klasik olan goreli olmayan ilk bicimi 1913 yilinda Niels Bohr tarafindan kuantum mekaniksel olan goreli olmayan ilk bicimi 1930 yilinda Hans Bethe tarafindan ortaya atildi 1932 yilinda goreli etkileri temel alan deneysel verilerle tutarli bicime sokuldu En olasi enerji kaybi ortalama enerji kaybindan farklidir ve bu Landau Vavilov dagilimi ile tanimlanir Formul span Bu alt basligin genisletilmesi gerekiyor Sayfayi duzenleyerek yardimci olabilirsiniz Formulun goreli bicimi dEdx 4pmec2 nz2b2 e24pe0 2 ln 2mec2b2I 1 b2 b2 displaystyle left langle frac dE dx right rangle frac 4 pi m e c 2 cdot frac nz 2 beta 2 cdot left frac e 2 4 pi varepsilon 0 right 2 cdot left ln left frac 2m e c 2 beta 2 I cdot 1 beta 2 right beta 2 right 1 Burada b displaystyle beta v c displaystyle v c v displaystyle v parcacigin hiziE displaystyle E parcacigin enerjisix displaystyle x yol mesafesic displaystyle c isik hizize displaystyle z e parcacigin yukue displaystyle e temel yukme displaystyle m e elektronun durgun kutlesin displaystyle n malzemedeki elektronlarin sayi yogunluguI displaystyle I malzemenin ortalama uyarilma potansiyeli Burada malzemenin elektron sayi yogunlugu n NA Z rA Mu displaystyle n frac N A cdot Z cdot rho A cdot M u ile hesaplanabilir burada r displaystyle rho malzemenin yogunlugu Z ve A sirasiyla atom numarasi ve kutle numarasi Mu displaystyle M u 1 g mol molar kutle sabiti ve NA displaystyle N A Avagadro sayisidir Protonun enerji fonksiyonu olarak protonlar icin aluminyumunun durdurma enerjisi ve Bethe formulu kirmizi ve duzeltmeleri mavi Yandaki resimde kucuk daireler cesitli yazarlardan elde edilen deneysel veriler http www exphys jku at Stopping 6 Subat 2012 tarihinde Wayback Machine sitesinde arsivlendi adresinden alindi egri ise Bethe formulunu gostermektedir Bethe formulunun yuksek enerjilerdeki deneyler ile uyum icinde oldugu aciktir ozellikle duzeltmeler ilave edildiginde Formul siklikla Bloch yaklasimini icermedigi durumlarda bile I 10ev Z displaystyle I 10ev times Z Bethe Bloch formulu olarak adlandirilir Kucuk enerjiler icin Bethe formulu su sekilde basitlestirilebilir b 1 displaystyle beta ll 1 dEdx 4pnz2mev2 e24pe0 2 ln 2mev2I displaystyle frac dE dx frac 4 pi nz 2 m e v 2 cdot left frac e 2 4 pi varepsilon 0 right 2 cdot left ln left frac 2m e v 2 I right right 2 Bu nedenle Bethe formulune gore enerji artarken durdurma gucu kabaca 1 v2 displaystyle 1 v 2 ile azalir Yaklasik E 3Mc2 displaystyle E 3Mc 2 de minimuma ulasir buradaM displaystyle M parcacigin kutlesidir protonlar icin 3000 MeV olabilir Cok goreli enerjiler icin b 1 displaystyle beta approx 1 enerji kaybi yine goreli bir sekilde artar Bethe formulu yalnizca yuklu parcaciga iyon atomik elektronlarla tasinmayan yeterince buyuk enerjiler icin gecerlidir Daha kucuk enerjilerde elektron iyon kapisi durumundayken yuk etkin bir sekilde azalir ve boylece durdurma gucu de azalir Ancak parcacik tamamen iyonize olsa bile duzeltmeler gereklidir Ortalama uyarilma potansiyeli span eV bolu Z cinsinden atomlarin ortalama uyarilma potansiyeline I karsi atom numarasi Z Bethe kuraminda malzeme tek bir deger ortalama uyarilma potansiyeli I ile ifade edilir 1933 yilinda Felix Bloch atomlarin ortalama iyonizasyon potansiyelinin yaklasik soyle oldugunu gosterdi I 10eV Z displaystyle I 10eV cdot Z 3 Burada Z malzeme atomlarinin atom numarasidir Eger bu yaklasiklik yukaridaki formule 1 yerlestirilirse Bethe Bloch formulu olarak adlandirilan ifade elde edilir Ama Z nin bir fonksiyonu olarak I tablolarimiz tam olarak elimizde oldugundan asagiya bakiniz boyle bir tablonun kullanilmasi formulun 3 kullanimindan daha iyi sonuclar verecektir Sekil tablodan alinan normalize I degerlerini gosterir Bu sekildeki tepe ve cukurlar durdurma gucunde tepe ve cukurlara karsilik gelen bir yol acar Bunlar Z2 titresimleri veya Z2 yapisi Burada Z2 Z olup hedefin atom numarasi anlamina gelir olarak adlandirilir Bethe formulundeki duzeltmeler span Bethe kuantum mekaniginde bir perturbatif genisleme kullanarak bir formul buldu Dolayisiyla sonuc z displaystyle z kare parcacigin yuku ile orantilidir Formul z displaystyle z nin yuksek mertebelerine karsilik gelen duzeltmeleri goz onune alarak zenginlestirilebilir Bunlar Barkas Andersen etkisi z3 displaystyle z 3 ile orantili ve Hans Henrik Andersen Bloch duzeltmesi z4 displaystyle z 4 ile orantili Ek olarak malzemenin atomik elektronlarinin sabit olmadigini goz onunde tutmak gereklidir kabuk duzeltme Ornegin tanitilan bu duzeltmeleri PSTAR ve ASTAR programlari proton ve alfa parcaciklarinin durdurma gucunu hesaplamak icin kullanir www physics nist gov PhysRefData Star Text programs html Duzeltmeler dusuk enerjilerde genistir ve enerji arttikca daha dusuk hale gelmektedir Cok yuksek enerjilerde Fermi yogunluk duzeltmelerinin eklenmesi gereklidir Literatur span P Sigmund Particle Penetration and Radiation Effects General Aspects and Stopping of Swift Point Charges Springer Series in Solid State Sciences Vol 151 Springer Berlin Heidelberg 2006 ISBN 978 3 540 72622 7 Hans Bethe Zur Theorie des Durchgangs schneller Korpuskularstrahlen durch Materie Annalen der Physik 397 1930 325 400Ayrica bakiniz span Durdurma gucu Hans BetheDipnotlar span Kucuk kutleleri ayirtedilemezlikleri ve Bremsstrahlung frenleme ile cok buyuk kayiplara ugradiklarindan dolayi elektronlar icin biraz farklidir Kaynakca span N Bohr II On the theory of the decrease of velocity of moving electrified particles on passing through matter The London Edinburgh and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science 1913 25 Jg Nr 145 S 10 31 Ozgun makale Hans Bethe Zur Theorie des Durchgangs schneller Korpuskularstrahlen durch Materie Annalen der Physik 397 1930 325 400 13 Agustos 2011 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 22 Eylul 2015 Sigmund Peter Particle Penetration and Radiation Effects Springer Series in Solid State Sciences 151 Berlin Heidelberg Springer Verlag ISBN 3 540 31713 9 2006 H Bichsel Rev Mod Phys 60 663 1988 a b Report 49 of the International Commission on Radiation Units and Measurements Stopping Powers and Ranges for Protons and Alpha Particles Bethesda MD USA 1993 Dis baglantilar span Madde icinde yuklu parcaciklarin gecisi3 Mart 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arsivlendi Ingilizce Protonlar ve alfa parcaciklari icin durdurma gucu26 Ekim 2015 tarihinde Wayback Machine sitesinde arsivlendi Ingilizce Durdurma gucu verileri ve grafikleri Ingilizce Denisov S P Yuklu parcaciklarin iyonizasyon enerjisi kaybi 10 Ocak 2017 tarihinde Wayback Machine sitesinde arsivlendi Rusca Elektronlarin madde ile etkilesimi30 Mayis 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arsivlendi Rusca Malzeme ile parcaciklarin etkilesimi enerji kaybi26 Eylul 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arsivlendi Rusca Ozcan V E Parcaciklarin maddeyle etkilesimi3 Ekim 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arsivlendi Turkce Radyasyonun madde ile etkilesmesi Istanbul Universitesi Cekirdek Fizigi II Turkce Ocak S B Radyasyon madde etkilesmesi yuklu parcaciklar Turk Fizik Dernegi VIII Uluslararasi Katilimli Parcacik Hizlandiricilari ve Detektorleri Yaz Okulu Turkce Gurbuz S Algic Fizigi 2 CERN Turk Ogretmen Calistayi 4 15 Agustos 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arsivlendi Turkce Kategoriler Nukleer kimyaAtom fizigiNukleer fizikParcacik fizigiGizli kategoriler ISBN sihirli baglantisini kullanan sayfalarOksuz maddeler Eylul 2022Bilgi eksigi olan maddelerBazi basliklari gelistirilmeye ihtiyac duyulan maddelerWebarsiv sablonu wayback baglantilari
