Bir fotosel lambanın katot yüzeyine düşen tek renkli ışığın frekansı değiştirilmeden, foto… — YKS AYT (Alan Yeterlilik Testi)

Bir fotosel lambanın katot yüzeyine düşen tek renkli ışığın frekansı değiştirilmeden, fotosel üzerine düşen ışık şiddeti (saniyedeki foton sayısı) artırılıyor.

Buna göre, katot yüzeyinden kopan fotoelektronların maksimum kinetik enerjisi ( $E_k$ ) ve devrede oluşan maksimum fotoelektrik akım şiddeti ( $I_{max}$ ) niceliklerinin değişimi hakkında aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

A
Maksimum kinetik enerji ( $E_k$ ) artar, maksimum akım şiddeti ( $I_{max}$ ) artar.
B
Maksimum kinetik enerji ( $E_k$ ) artar, maksimum akım şiddeti ( $I_{max}$ ) değişmez.
Maksimum kinetik enerji ( $E_k$ ) değişmez, maksimum akım şiddeti ( $I_{max}$ ) artar.Cevap
D
Maksimum kinetik enerji ( $E_k$ ) değişmez, maksimum akım şiddeti ( $I_{max}$ ) değişmez.
E
Maksimum kinetik enerji ( $E_k$ ) azalır, maksimum akım şiddeti ( $I_{max}$ ) artar.

Cevap

Maksimum kinetik enerjinin değişmeyeceği ve maksimum akım şiddetinin artacağı seçenek doğrudur.

Işığın frekansı değişmediğinde fotonların enerjisi de değişmez. Einstein'ın fotoelektrik denklemine göre (

E_{foton} = E_0 + E_k

), metalin cinsi (eşik enerjisi

E_0

) ve foton enerjisi sabit kaldığından kopan elektronların maksimum kinetik enerjisi (

E_k

) değişmez. Işık şiddetinin artırılması ise katoda birim zamanda düşen foton sayısını artırır. Her foton en fazla bir elektron koparabildiğinden, birim zamanda kopan elektron sayısı ve dolayısıyla devredeki maksimum fotoelektrik akım şiddeti (

I_{max}

) artar. Bu durum maksimum kinetik enerjinin değişmeyeceğini ve maksimum akım şiddetinin artacağını belirten seçeneği doğru kılar.

Adım Adım Çözüm

Gelen fotonların enerjisi ile kopan elektronların kinetik enerjisi arasındaki ilişkiyi Einstein'ın fotoelektrik denklemiyle yazmak.

E_{foton} = E_0 + E_k

denklemine ulaşılır.

Foton enerjisinin hangi niceliklere bağlı olduğunu ve elektronların kinetik enerjisini nasıl etkilediğini analiz etmek.

Foton enerjisinin frekansa bağlılığını ve bunun kinetik enerjiye etkisini belirlemek.

Foton enerjisi

E_{foton} = h \cdot f

bağıntısıyla bulunur. Işığın frekansı (

f

) değiştirilmediği için fotonların enerjisi değişmez. Metalin eşik enerjisi (

E_0

) de sabit olduğundan, kopan fotoelektronların maksimum kinetik enerjisi (

E_k

) değişmez.

Kinetik enerjinin sabit kalan frekans ve metal türü nedeniyle değişmeyeceğini göstermek.

Işık şiddetinin artırılmasının devre akımına etkisini belirlemek.

Işık şiddetinin artması, katot yüzeyine birim zamanda çarpan foton sayısının artması demektir. Bu durum birim zamanda kopan elektron sayısını artırır. Dolayısıyla devrede oluşan maksimum fotoelektrik akım şiddeti (

I_{max}

) artar.

Maksimum akımın saniyede kopan elektron sayısına, onun da foton sayısına (ışık şiddetine) bağlı olduğunu açıklamak.

Anahtar Kavram

Fotoelektrik olayda ışık şiddetinin akım şiddetine ve fotoelektronların kinetik enerjisine etkisi

Tahmini Süre:1m 0s

Soru

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Konular

Bu konudan daha fazla soru