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

Siyah Cisim Işıması ve Planck Sabiti

Kızgın bir demir çubuk önce kızıl, sonra sarımsı beyaz parlar. 19. yüzyılın sonunda bu sıradan olay, klasik fiziğin açıklayamadığı ilk büyük sorunlardan biri oldu. Planck, çözümü enerjinin sürekli değil, paketler hâlinde alınıp verildiği fikrinde buldu ve ortaya çıkan Planck sabiti $h$ modern fiziğin başlangıç noktası sayıldı. Bu konuda siyah cisim ışıma eğrilerini yorumlayacak, klasik fiziğin başarısızlığını açıklayacak ve $h$'nin fotoelektrik olayla bağını kuracaksın.

Kazanımlar

Konu anlatımı

  1. Isınan cisimler neden ışık verir?

  2. Siyah cisim modeli

  3. Klasik fizik neden başarısız oldu?

  4. Planck'ın çözümü: enerji paketleri

  5. Planck sabiti ve fotoelektrik olay

  6. Sık yapılan hatalar ve kavram yanılgıları

  7. Simülasyonla bağlantı ve özet

Anahtar terimler

Isıl ışıma
Sıcaklığı 0 K'nin üstünde olan her cismin yaydığı elektromanyetik ışıma.
Siyah cisim
Üzerine düşen tüm ışığı soğuran, ışıması yalnızca sıcaklığına bağlı olan ideal cisim.
Işıma eğrisi
Bir cismin yaydığı ışımanın dalga boyuna göre değişimini gösteren grafik.
Morötesi felaketi
Klasik fiziğin kısa dalga boylarında sınırsız artan ışıma öngörmesi; deneyle çelişkisi.
Kuvantum (enerji paketi)
Enerjinin bölünemeyen en küçük miktarı; frekansı f olan bir paketin enerjisi hf'dir.
Planck sabiti (h)
Enerji paketi ile frekans arasındaki orantı katsayısı; h ≈ 6,63×10⁻³⁴ J·s.
Eşik enerjisi (W₀)
Bir metalden elektron koparmak için gereken en küçük enerji.

Örnek soru

Siyah cisim ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

  1. Üzerine düşen ışığın tümünü soğurur; ışıması yalnızca sıcaklığına bağlıdır.
  2. Sıcaklığı ne olursa olsun her zaman siyah renkte görünür.
  3. Yalnızca sıcaklığı oda sıcaklığının altındayken ışıma yapar.
  4. Işıması, yapıldığı maddenin cinsine göre büyük farklılıklar gösterir.
  5. Üzerine düşen ışığın tümünü yansıtan ideal bir yüzeydir.

Doğru cevap: A

Çözüm

1. Siyah cisim, gelen ışığın tamamını soğuran ideal bir cisimdir; "siyah" adı bu soğurmadan gelir.
2. Işıması maddenin cinsinden bağımsızdır, yalnızca sıcaklığa bağlıdır.
3. Sıcakken kızıl, sarı ya da beyaz parlayabilir; bu nedenle B yanlıştır. Her cisim 0 K'nin üstünde ışıma yapar (C yanlış) ve yansıtıcı bir yüzey siyah cismin tam tersidir (E yanlış).
Cevap: A.

12. Sınıf Fizik: tüm konular