Examkin

Soru

Zorluk: OrtaFotoelektrik Olayı

Bir fotosel lambanın katot yüzeyine önce ff frekanslı tek renkli XX ışık demeti, ardından saniyedeki foton sayısı XX ile aynı olan 2f2f frekanslı tek renkli YY ışık demeti ayrı ayrı gönderiliyor. Her iki durumda da devrede fotoelektrik akım oluştuğu gözleniyor.

Buna göre, YY ışık demetinin oluşturduğu akımın gerilime bağlı grafiğinde;

I. Maksimum akım şiddeti (ImaxI_{\text{max}})
II. Kesme potansiyel farkı (VkV_k)
III. Kopan fotoelektronların maksimum kinetik enerjisi (EkE_k)

niceliklerinden hangileri XX ışık demetininkine göre daha büyüktür?

  1. A
    Yalnız II
  2. B
    I ve II
  3. II ve IIICevap
  4. D
    I ve III
  5. E
    I, II ve III

Cevap

II ve III
Işık frekansının artması foton enerjisini artırır. Sabit eşik enerjili katot metalinde bu durum kopan elektronların maksimum kinetik enerjisini ve dolayısıyla kesme potansiyelini artırır. Saniyedeki foton sayısı sabit olduğundan maksimum akım şiddeti değişmez. Dolayısıyla kesme potansiyeli ve maksimum kinetik enerji nicelikleri daha büyüktür.

Adım Adım Çözüm

1
Işık demetlerinin foton enerjilerini frekanslarına göre karşılaştırmak.
X ışık demetinin foton enerjisi EX=hfE_X = hf iken Y ışık demetinin foton enerjisi EY=h⋅2f=2hfE_Y = h \cdot 2f = 2hf olur. Bu durumda EY>EXE_Y > E_X ilişkisi elde edilir.
Planck hipotezine göre bir fotonun enerjisi frekans�� ile doğru orantılıdır (E=hfE = hf).
2
Einstein'ın fotoelektrik denklemini kullanarak maksimum kinetik enerji ve kesme potansiyelini analiz etmek.
Fotoelektrik denklemi Efoton=E0+EkE_{\text{foton}} = E_0 + E_k şeklindedir. Aynı metal katot kullanıldığı için eşik enerjisi (E0E_0) sabittir. Foton enerjisi büyük olan Y ışığı için kopan elektronların maksimum kinetik enerjisi (EkE_k) daha büyük olur. Kesme potansiyeli e⋅Vk=Eke \cdot V_k = E_k ilişkisine göre kinetik enerjiyle doğru orantılı olduğundan Y için kesme potansiyel farkı (VkV_k) da daha büyüktür. Bu nedenle II ve III. öncüller doğrudur.
Katottan kopan elektronların kinetik enerjisi ve kesme potansiyeli doğrudan gelen fotonun enerjisine bağlıdır.
3
Saniyedeki foton sayısını inceleyerek maksimum akım şiddetini (ImaxI_{\text{max}}) değerlendirmek.
Maksimum akım şiddeti (ImaxI_{\text{max}}), katottan saniyede kopan tüm fotoelektronların anoda ulaşmasıyla oluşur. Saniyede kopan elektron sayısı ise doğrudan katoda çarpan foton sayısı ile sınırlıdır. Soruda her iki ışık demetinin saniyedeki foton sayısının aynı olduğu belirtilmiştir. Dolayısıyla Y için maksimum akım şiddeti artmaz, X ile aynı kalır. Bu nedenle I. öncül yanlıştır.
Maksimum akım şiddeti ışığın frekansına değil, katoda saniyede çarpan foton sayısına (ışık şiddetine) bağlıdır.

Anahtar Kavram

Fotoelektrik olayda ışık frekansının foton enerjisine, kesme gerilimine ve akım şiddetine etkisi
Tahmini Süre:2m 0s
Bu soruyu puanla

Konular

Fotoelektrik Olayı

Bu konudan daha fazla soru