Bir fotosel lambanın katot yüzeyine tek renkli bir ışık demeti gönderildiğinde devrede fot… — YKS AYT (Alan Yeterlilik Testi)

Bir fotosel lambanın katot yüzeyine tek renkli bir ışık demeti gönderildiğinde devrede fotoelektrik akım oluşmaktadır. Bu fotosel lambaya gönderilen ışığın frekansı artırılırken katot yüzeyine birim zamanda düşen foton sayısı (foton akısı) sabit tutulmaktadır.

Buna göre;
I. Devrede oluşan maksimum fotoelektrik akım şiddeti ( $i_{\text{maks}}$ )
II. Katottan kopan fotoelektronların maksimum kinetik enerjisi ( $E_{\text{k}}$ )
III. Fotosel devrenin kesme gerilimi ( $V_{\text{k}}$ )

niceliklerinden hangileri artar?

A
Yalnız II
B
I ve II
C
I ve III
II ve IIICevap
E
I, II ve III

Cevap

Katottan kopan fotoelektronların maksimum kinetik enerjisi ve fotosel devrenin kesme gerilimi artar, maksimum akım şiddeti ise değişmez.

Gönderilen fotonların frekansı arttığında enerjileri artar. Bu durum, katot metalinin bağlanma enerjisi sabit olduğundan, kopan elektronların maksimum kinetik enerjisini artırır. Kinetik enerjinin artması, bu elektronları durdurabilmek için gereken kesme geriliminin de artmasına yol açar. Maksimum akım şiddeti ise birim zamandaki foton sayısı sabit kaldığı için değişmez. Bu nedenle kinetik enerji ve kesme gerilimi artarken, maksimum akım şiddeti değişmez.

Adım Adım Çözüm

Einstein'ın fotoelektrik denklemini yazarak ışık frekansının kinetik enerjiye etkisini analiz etmek.

E_{\text{foton}} = E_0 + E_{\text{k}}

denklemine göre, gönderilen ışığın frekansı (

f

) artırıldığında fotonun enerjisi (

E_{\text{foton}} = h \cdot f

) artar. Katot metalinin eşik enerjisi (

E_0

) sabit olduğundan, kopan fotoelektronların maksimum kinetik enerjisi (

E_{\text{k}}

) artar. Dolayısıyla II. öncül doğrudur.

Foton enerjisi ile elektronların kinetik enerjisi arasındaki ilişkiyi belirlemek için Einstein'ın fotoelektrik denklemi kullanılır.

Kinetik enerji ile kesme gerilimi arasındaki ilişkiyi kurmak.

Kesme gerilimi (

V_{\text{k}}

), kopan elektronların kinetik enerjisini sıfırlayan gerilimdir (

E_{\text{k}} = e \cdot V_{\text{k}}

). Kinetik enerji arttığı için elektronları durdurmak için gereken kesme gerilimi de artar. Dolayısıyla III. öncül doğrudur.

Kesme geriliminin elektronların maksimum kinetik enerjisiyle doğru orantılı olduğunu göstermek gerekir.

Foton sayısının ve frekansın maksimum akım şiddetine etkisini incelemek.

Maksimum akım şiddeti (

i_{\text{maks}}

), katottan kopan elektronların tamamının anoda ulaştığı durumdaki akımdır ve doğrudan birim zamanda katoda çarpan foton sayısına (foton akısına) bağlıdır. Işığın frekansının artırılması foton sayısını değiştirmediği için maksimum akım şiddeti değişmez. Dolayısıyla I. öncül yanlıştır.

Akım şiddetinin frekanstan bağımsız olarak foton akısına bağlı olduğunu açıklamak gerekir.

Anahtar Kavram

Fotoelektrik olayda foton enerjisinin elektronların kinetik enerjisine ve kesme potansiyeline etkisi ile akım şiddetinin foton sayısı ile ilişkisi.

Tahmini Süre:1m 30s

Soru

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Konular

Bu konudan daha fazla soru