Examkin

Soru

Zorluk: ZorFotoelektrik Olayı

Bir fotosel lambanın katot yüzeyine, toplam gücü PP olan tek renkli bir ışık kaynağından çıkan ff frekanslı ışık demeti düşürülüyor. Bu durumda devrede oluşan maksimum akım şiddeti ImaksI_{\text{maks}}, kesme potansiyeli ise VkV_k olarak ölçülüyor.

Katot metalinin bağlanma enerjisi sıfırdan farklı olduğuna göre, kaynağın toplam gücü PP değiştirilmeden frekansı 2f2f olan ışık yayan başka bir kaynak kullanılırsa;

I. Katottan birim zamanda kopan maksimum elektron sayısı yarıya iner.
II. Kesme potansiyeli iki katına çıkar.
III. Maksimum akım şiddeti ImaksI_{\text{maks}} azalır.

yargılarından hangileri doğrudur?

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

Cevap

I ve III
Güç P=N⋅hfP = N \cdot hf bağıntısına göre sabitken frekansın iki katına çıkması saniyedeki foton sayısını yarıya indirir. Bu durum saniyede kopan elektron sayısını yarıya düşürerek maksimum akım şiddetini azaltır. Einstein'ın fotoelektrik denklemine göre kesme potansiyeli ise bağlanma enerjisi sıfırdan farklı olduğu için iki katından daha fazla bir değere ulaşır. Bu nedenle birim zamanda kopan elektron sayısının yarıya inmesi ve maksimum akımın azalması ifadeleri doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1
Işık kaynağının gücü, foton sayısı ve frekans arasındaki ilişkiyi yazmak.
Bir ışık kaynağının gücü P=N⋅hfP = N \cdot hf bağıntısı ile hesaplanır. Burada NN birim zamandaki foton sayısı, ff frekans, hh ise Planck sabitidir. Güç (PP) sabit tutulurken frekans iki katına (2f2f) çıkarılırsa, birim zamandaki foton sayısı yarıya (N/2N/2) iner.
Toplam gücün değişmemesi durumunda frekans artışının saniyede yayılan foton sayısı üzerindeki etkisini belirlemek gerekir.
2
Birim zamanda kopan elektron sayısı ve maksimum akım şiddeti (ImaksI_{\text{maks}}) üzerindeki etkiyi analiz etmek.
Fotoelektrik olayda her foton en fazla bir elektron koparabilir. Foton sayısı yarıya indiğinden, katottan birim zamanda kopan maksimum elektron sayısı da yarıya iner (I. öncül doğrudur). Maksimum akım şiddeti (ImaksI_{\text{maks}}), kopan elektronların tamamının anoda ulaştığı durumdaki akımdır ve birim zamandaki elektron sayısı ile doğru orantılıdır. Elektron sayısı yarıya indiği için ImaksI_{\text{maks}} azalır (III. öncül doğrudur).
Foton sayısındaki değişimin fotoelektron akısı ve maksimum akım üzerindeki etkisini belirlemek için.
3
Einstein'ın fotoelektrik denklemini kullanarak kesme potansiyelindeki değişimi incelemek.
Einstein'ın fotoelektrik denklemine göre; hf=E0+eVkhf = E_0 + e V_k yazılır (E0E_0: bağlanma enerjisi, VkV_k: kesme potansiyeli). Işığın frekansı 2f2f yapıldığında yeni kesme potansiyeli Vk′V_k' ise: h(2f)=E0+eVk′h(2f) = E_0 + e V_k' olur. Buradan eVk′=2hf−E0=2(E0+eVk)−E0=2eVk+E0⇒Vk′=2Vk+E0ee V_k' = 2hf - E_0 = 2(E_0 + e V_k) - E_0 = 2e V_k + E_0 \Rightarrow V_k' = 2V_k + \frac{E_0}{e} elde edilir. Bağlanma enerjisi (E0>0E_0 > 0) sıfırdan farklı olduğundan yeni kesme potansiyeli başlangıçtakinin iki katından fazladır (Vk′>2VkV_k' > 2V_k) (II. öncül yanlıştır).
Frekans değişiminin kesme potansiyeli üzerindeki etkisini matematiksel olarak kanıtlamak için.

Anahtar Kavram

Fotoelektrik olayda ışık gücünün foton sayısı ve frekans ile ilişkisi; Einstein fotoelektrik denklemi ve kesme potansiyeli kavramı.
Tahmini Süre:2m 0s
Bu soruyu puanla

Konular

Fotoelektrik Olayı

Bu konudan daha fazla soru