Examkin

Soru

Zorluk: OrtaFotoelektrik Olayı

Bir fotoelektrik olay düzeneğinde, katot yüzeyi üzerine toplam gücü PP olan ve frekansı ff olan ışık yayan noktasal bir kaynak yerleştirilmiştir. Bu durumda katottan sökülen fotoelektronların maksimum kinetik enerjisi EkE_k, devrede ölçülen maksimum akım şiddeti ise ImaksI_{\text{maks}} olmaktadır.

Işık kaynağı; toplam gücü yine PP olan fakat frekansı 2f2f olan başka bir noktasal kaynakla değiştirilirse, EkE_k ve ImaksI_{\text{maks}} değerlerinin ilk duruma göre değişimi hakkında aşağıdakilerden hangisi söylenebilir?

  1. A
    EkE_k artar, ImaksI_{\text{maks}} değişmez
  2. B
    EkE_k artar, ImaksI_{\text{maks}} artar
  3. EkE_k artar, ImaksI_{\text{maks}} azalırCevap
  4. D
    EkE_k azalır, ImaksI_{\text{maks}} artar
  5. E
    EkE_k değişmez, ImaksI_{\text{maks}} azalır

Cevap

Fotoelektronların maksimum kinetik enerjisi (EkE_k) artar, maksimum akım şiddeti (ImaksI_{\text{maks}}) azalır.
Işık kaynağının gücü sabit tutulurken frekansı iki katına çıkarıldığında, her bir fotonun enerjisi iki katına çıkar. Işık kaynağının toplam gücü P=N⋅hfP = N \cdot hf bağıntısı ile verildiğinden, frekansın (ff) artması birim zamanda yayılan foton sayısının (NN) azalmasına neden olur. Geometri değişmediğinden katoda çarpan foton sayısı ve dolayısıyla sökülen elektron sayısı azalır, bu da maksimum akım şiddetini (ImaksI_{\text{maks}}) azaltır. Diğer yandan, Einstein'ın fotoelektrik denklemine göre Ek=hf−E0E_k = hf - E_0 olduğundan, frekansın artması sökülen elektronların maksimum kinetik enerjisini (EkE_k) artırır. Bu iki değişimi doğru belirten seçenek doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1
I��ık kaynağının gücü ile foton sayısı ve frekans arasındaki ilişkiyi yazma.
Işık kaynağının gücü P=N⋅hfP = N \cdot hf bağıntısı ile ifade edilir. Burada NN birim zamanda yayılan foton sayısı, ff ise ışığın frekansıdır.
Kaynağın frekansı değiştirildiğinde katot üzerine birim zamanda düşecek foton sayısının nasıl etkileneceğini belirlemek.
2
Frekans 2f2f yapıldığında foton sayısındaki değişimi ve bunun maksimum akıma etkisini belirleme.
Güç PP sabit kalırken frekans ff'den 2f2f'ye çıktığı için birim zamanda yayılan foton sayısı N/2N/2 değerine düşer. Katoda çarpan foton sayısı yarıya indiğinden sökülen fotoelektron sayısı azalır ve maksimum akım şiddeti (ImaksI_{\text{maks}}) azalır.
Maksimum fotoelektrik akım şiddetinin, katottan birim zamanda sökülen elektron sayısına bağlı olduğunu uygulamak.
3
Fotoelektronların maksimum kinetik enerjisinin değişimini Einstein'ın fotoelektrik denklemi ile analiz etme.
Ek=hf−E0E_k = hf - E_0 denklemine göre, katot metalinin cinsi ve dolayısıyla eşik enerjisi (E0E_0) değişmemiştir. Gelen fotonların frekansı ff'den 2f2f'ye çıktığında foton enerjisi arttığı için kopan elektronların maksimum kinetik enerjisi (EkE_k) artar.
Kinetik enerjinin yalnızca gelen ışığın frekansına ve metalin eşik enerjisine bağlı olduğunu göstermek.

Anahtar Kavram

Gücü sabit tutulan bir kaynağın frekansı değiştirildiğinde fotoelektrik akım ve kinetik enerji değişimi
Bu soruyu puanla

Konular

Fotoelektrik Olayı

Bu konudan daha fazla soru