Aynı fotosel lamba kullanılarak yapılan üç farklı fotoelektrik olay deneyinde; katot metal… — YKS AYT (Alan Yeterlilik Testi)

Aynı fotosel lamba kullanılarak yapılan üç farklı fotoelektrik olay deneyinde; katot metaline düşürülen ışığın frekansı, katot yüzeyine birim zamanda çarpan foton sayısı ve bu deneyler sonucunda ��lçülen kesme potansiyel farkları ( $V$ ) ile maksimum akım şiddetleri ( $I$ ) aşağıdaki tabloda verilmiştir (Işığın frekansı, katotta kullanılan metalin eşik frekansından büyüktür):

Deney	Işığın Frekansı	Birim Zamanda Çarpan Foton Sayısı	Kesme Potansiyeli	Maksimum Akım Şiddeti
1	$f$	$N$	$V_1$	$I_1$
2	$2f$	$N$	$V_2$	$I_2$
3	$f$	$2N$	$V_3$	$I_3$

Buna göre; kesme potansiyel farkları ( $V_1, V_2, V_3$ ) ve maksimum akım şiddetleri ( $I_1, I_2, I_3$ ) arasındaki ilişkiler aşağıdakilerin hangisinde doğru verilmiştir?

$V_2 > V_1 = V_3$ ve $I_3 > I_1 = I_2$ Cevap
B
$V_2 > V_1 = V_3$ ve $I_2 > I_3 > I_1$
C
$V_2 > V_1 = V_3$ ve $I_3 > I_2 > I_1$
D
$V_1 = V_2 = V_3$ ve $I_3 > I_1 = I_2$
E
$V_2 > V_1 > V_3$ ve $I_1 = I_2 = I_3$

Cevap

Kesme potansiyel farkları arasında

V_2 > V_1 = V_3

ilişkisi, maksimum akım şiddetleri arasında ise

I_3 > I_1 = I_2

ilişkisi vardır.

Kesme potansiyeli yalnızca gelen ışığın frekansı ve metalin bağlanma enerjisine bağlıdır; bu nedenle aynı metal için frekans arttıkça kesme potansiyeli de artar (

V_2 > V_1 = V_3

). Maksimum akım şiddeti ise yalnızca birim zamanda katoda çarpan foton sayısına bağlıdır; bu nedenle foton sayısı eşit olan 1. ve 2. deneylerde maksimum akım eşit, foton sayısı iki katına çıkan 3. deneyde ise maksimum akım en büyüktür (

I_3 > I_1 = I_2

Adım Adım Çözüm

Einstein'ın fotoelektrik denklemini kullanarak kesme potansiyellerini karşılaştırın.

E_{\text{foton}} = E_0 + E_k = E_0 + e \cdot V_k

formülüne göre, aynı fotosel kullanıldığından bağlanma enerjisi (

E_0

) sabittir. Bu durumda gelen fotonun enerjisi (dolayısıyla frekansı

f

) arttıkça kesme potansiyeli (

V_k

) de artar. 1. ve 3. deneylerde frekanslar

f

olduğundan

V_1 = V_3

olur. 2. deneyde frekans

2f

olduğundan

V_2 > V_1

olur. Dolayısıyla

V_2 > V_1 = V_3

ilişkisi elde edilir.

Kesme potansiyelinin yalnızca fotonun enerjisine (frekansına) ve katot metalinin cinsine bağlı olduğunu belirlemek için.

Maksimum akım şiddetlerini birim zamanda katoda çarpan foton sayılarına göre karşılaştırın.

Maksimum fotoelektrik akım şiddeti (

I_{\text{maks}}

), katottan kopan ve anodun tamamını toplayabildiği elektron sayısıyla, yani birim zamanda katot yüzeyine çarpan foton sayısı ile doğru orantılıdır. 1. ve 2. deneylerde birim zamanda çarpan foton sayısı

N

olduğundan

I_1 = I_2

olur. 3. deneyde saniyede çarpan foton sayısı

2N

olduğundan

I_3 > I_1

olur. Dolayısıyla

I_3 > I_1 = I_2

ilişkisi elde edilir.

Maksimum akımın yalnızca birim zamanda katoda çarpan foton sayısına (ışık şiddetine) bağlı olduğunu belirlemek için.

Anahtar Kavram

Fotoelektrik olayda kesme potansiyelinin gelen ışığın frekansına, maksimum akım şiddetinin ise birim zamandaki foton sayısına bağlılığı.

Soru

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Konular

Bu konudan daha fazla soru