12. Sınıf Fizik · 4. Ünite: Madde ve Doğası

Fotoelektrik Etki ve Uygulamaları

Işık bir metale düştüğünde yüzeyden elektronlar kopabilir. Bu olay, ışığın yalnızca dalga olarak düşünülemeyeceğini gösteren en önemli deneylerden biridir. Bu konuda fotoelektrik etkinin hangi değişkenlere bağlı olduğunu gözleyecek, $E_k = hf - W_0$ matematiksel modeline ulaşacak, foton kavramını ışığın tanecik modeli bağlamında kuracak ve fotoselli lambalardan güneş pillerine uygulamaları değerlendireceksin.

Kazanımlar

Konu anlatımı

  1. Işık metalden elektron koparabilir mi?

  2. Foton: ışığın tanecik modeli

  3. Matematiksel model: eşik enerjisi ve kinetik enerji

  4. Çözümlü örnekler

  5. Fotoelektrik etkinin uygulamaları

  6. Sık yapılan hatalar ve kavram yanılgıları

  7. Özet

Anahtar terimler

Fotoelektrik etki
Işık düşen bir metalden elektron kopması olayı.
Foton
Işığın tanecik modelinde enerji paketi; enerjisi E = hf olan ışık taneciği.
Eşik enerjisi (W₀)
Bir metalden elektron koparmak için gereken en küçük enerji.
Eşik frekansı (f₀)
Elektron koparabilen en küçük frekans; hf₀ = W₀.
Eşik dalga boyu (λ₀)
Elektron koparabilen en büyük dalga boyu; λ₀ = hc/W₀.
Kesme (durdurma) gerilimi
Fotoakımı sıfıra indiren ters gerilim; eV₀ = E_k.
Doyma akımı
Kopan tüm elektronlar toplayıcıya ulaştığında oluşan en büyük fotoakım; ışık şiddetiyle orantılıdır.
Fotosel
Işık düştüğünde akım ya da gerilim üreten, ışığı elektrik sinyaline çeviren eleman.

Örnek soru

Bir fotoelektrik deneyinde metalden kopan elektronların maksimum kinetik enerjisi aşağıdakilerden hangilerine bağlıdır?

  1. Yalnızca ışığın frekansına ve metalin cinsine
  2. Yalnızca ışığın şiddetine ve aydınlatma süresine
  3. Işığın şiddetine ve metalin yüzey alanına
  4. Yalnızca ışık kaynağının metale uzaklığına
  5. Işığın şiddetine ve frekansına

Doğru cevap: A

Çözüm

1. $E_k = hf - W_0$ bağıntısında $f$ ışığın frekansı, $W_0$ ise metalin cinsine bağlı eşik enerjisidir.
2. Işık şiddeti, yüzey alanı, süre ve uzaklık yalnızca saniyede kopan elektron sayısını değiştirir; her elektronun kinetik enerjisini değiştirmez.
Cevap: A. E şıkkındaki "şiddet", sık yapılan hatadır.

12. Sınıf Fizik: tüm konular