Examkin

Soru

Zorluk: ZorFotoelektrik Olayı

Bir fotosel lambanın katot yüzeyine saniyede düşen foton sayısı sabit tutularak frekansı ff olan tek renkli ışık düşürüldüğünde, devrede oluşan maksimum akım şiddeti ImaxI_{\text{max}}, kesme gerilimi ise VkesmeV_{\text{kesme}} olmaktadır. Katot metalinin eşik enerjisi E0E_0 olduğuna göre;

I. Gönderilen ışığın frekansı (ff) artırılırsa VkesmeV_{\text{kesme}} artar.
II. Gönderilen ışığın frekansı (ff) artırılırsa ImaxI_{\text{max}} artar.
III. Katot metalinin eşik enerjisi (E0E_0) daha büyük olan bir metal kullanılırsa VkesmeV_{\text{kesme}} azalır.

yargılarından hangileri doğrudur? (Elektron kopma şartının her durumda sağlandığı varsayılacaktır.)

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

Cevap

I ve III yargıları doğrudur.
Fotoelektrik olayda Einstein denklemine göre (h⋅f=E0+e⋅Vkesmeh \cdot f = E_0 + e \cdot V_{\text{kesme}}), saniyedeki foton sayısı sabit tutulup ışığın frekansı artırıldığında foton enerjisi artar ve kesme gerilimi yükselir. Katot metalinin eşik enerjisi artırıldığında ise foton enerjisi sabit olduğu için elektronların kinetik enerjisi ve dolayısıyla kesme gerilimi azalır. Maksimum akım şiddeti ise saniyedeki foton sayısı sabit olduğundan değişmez. Bu durum, birinci ve üçüncü yargıların doğru, ikinci yargının ise yanlış olduğunu gösterir.

Adım Adım Çözüm

1
Einstein'ın fotoelektrik denklemi yazılır.
Efoton=E0+Ek(maks)⇒h⋅f=E0+e⋅VkesmeE_{\text{foton}} = E_0 + E_{\text{k(maks)}} \Rightarrow h \cdot f = E_0 + e \cdot V_{\text{kesme}}
Fotoelektrik olayda enerji korunumunu ifade etmek ve kesme gerilimi ile frekans ve eşik enerjisi arasındaki ilişkiyi kurmak için bu denklem gereklidir.
2
Işığın frekansı (ff) artırıldığında kesme geriliminin değişimi incelenir.
h⋅fh \cdot f artarken E0E_0 sabit kalır, bu yüzden e⋅Vkesmee \cdot V_{\text{kesme}} artar. Dolayısıyla birinci yarg�� doğrudur.
Frekans artışı doğrudan foton enerjisini artırır, bu da kopan elektronların maksimum kinetik enerjisini ve onları durdurmak için gereken kesme gerilimini artırır.
3
Işığın frekansı (ff) artırıldığında maksimum akım şiddetinin değişimi incelenir.
ImaxI_{\text{max}} değişmez. Dolayısıyla ikinci yargı yanlıştır.
Maksimum akım şiddeti, katottan saniyede kopan elektron sayısına bağlıdır. Saniyede düşen foton sayısı sabit tutulduğu için kopan elektron sayısı ve dolayısıyla doyma akımı olan maksimum akım şiddeti değişmez.
4
Eşik enerjisi (E0E_0) daha büyük bir metal kullanıldığında kesme geriliminin değişimi incelenir.
h⋅fh \cdot f sabitken E0E_0 artar, bu yüzden e⋅Vkesmee \cdot V_{\text{kesme}} azalır. Dolayısıyla üçüncü yargı doğrudur.
Foton enerjisi sabitken metalin elektronları tutma enerjisi (eşik enerjisi) artarsa, kopan elektronlara kalan kinetik enerji azalır ve onları durdurmak için daha küçük bir kesme potansiyeli gerekir.

Anahtar Kavram

Fotoelektrik olayda enerji korunumu (Einstein denklemi) ve fotoelektrik devre parametrelerinin (frekans, eşik enerjisi, ışık şiddeti) akım-gerilim grafiğindeki karşılıkları.
Bu soruyu puanla

Konular

Fotoelektrik Olayı

Bu konudan daha fazla soru