Fotoelektrik Olay KONU ÖZETİ FOTOELEKTRİK OLAY EŞİK (BAĞLANMA) ENERJİSİ

(1)

SIRADIŞIANALİZ YAYINLARI

Fotoelektrik Olay KONU ÖZETİ

EŞİK (BAĞLANMA) ENERJİSİ

● Metal yüzeyden e^– sökebilmek için gerekli olan en küçük enerji eşik veya bağlanma enerjisidir.

● Bu enerjiyi sağlayan ışığın frekansına eşik frekansı, buna karşı gelen dalgaboyuna eşik dalgaboyu denir.

● Eşik enerjisi, frekansı ve dalgaboyu sadece metalin cinsine bağlıdır.

● Fotoelektrik deneylerinde eşik enerjisi küçük oldu- ğundan genelde Alkali metaller kullanılır.

● Metalden e^– sökebilmek için gönderilen fotonun enerjisi eşik enerjisine eşit veya büyük olmalıdır.

o o BAG

o

E = ⋅ =h f hc=E λ E₀:E_bağ= eşik enerjisi f₀: eşik frekansı λ₀: eşik dalga boyu

FOT 0 1 max2

E E m V

= + ⋅ ⋅2

Yüzeyden sökülen fotoelektronların kinetik enerjisi gelen fotonların ışık şiddetine ve genliğine bağlı değildir.

Fotoelektronların kinetik enerjisi, fotonun enerjisine ve eşik enerjisine bağlıdır.

KE → E_fot → Doğru orantılı KE → f_fot→Doğru orantılı KE → λ_fot → Ters orantılı KE →E _bağ→ Ters orantılı

Metale gönderilen fotonun frekansının e^– nun kazan- dığı kinetik enerjiye göre grafiği;

FOTOELEKTRİK OLAY

● Bir levha negatif yükle yüklenip üzerine ışık düşü- rüldüğünde negatif yüklerini kaybedebilir.

● Işığın metalden elektron sökmesi olayına fotoelektrik olay, sökülen elektronlarada fotoelektron denir.

Foton ışık kaynaklarından çıkan yoğunlaştırılmış enerji paketleridir.

● Bir foton metalden sadece bir e^– koparabilir. Enerji- sini aktaran fotonun kendisi yok olur.

Planck’a göre fotonun enerjisi

E h f h= ⋅ = ⋅^c

λ (bir fotonun enerjisi) ⇒ f =c

λ E n h f n ⋅= ⋅ ⋅ = ⋅^{h c}

λ (n tane fotonun enerjisi)

• h: Planck sabit= 6,67.10^–34j.s f : Frekans (s^–1= Hertz) c : Işık hızı= 3.10⁸ m/s

λ : Dalgaboyu,birimi : metre veya Angstrom 1A^o= 10^–10m= 10^–8cm= 10^–7mm

• E :Enerji= Joule veya eV 1eV= 1,6.10^–19 Joule h.c= 12400 eV.A^o Her rengin enerjisi farklıdır.

n_mor >...> n_kırmızı n: Kırılma indisi V_kırmızı >...> V_mor V: Hız λ_kırmızı >...> λ_mor λ: Dalga boyu E_mor >...> E_kırmızı E: Enerji Fotonun Gücü

h f h c

p t t

⋅ ⋅

= =

λ ⋅ (1 Fotonun Gücü)

n h c

p t

= ⋅ ⋅

λ ⋅ (n tane fotonun gücü)

t : zaman, birimi saniye olmalı P : Güç, birimi watt olur.

(2)

Fotoelektrik Olay KONU ÖZETİ

FOTOELEKTRONLARIN SAYISI

● Metalden sökülen fotoelektronların sayısı, yüze- ye gönderilen foton sayısı ile yani ışık akısı ile doğ- ru orantılıdır.

Φ_ışık= E A cos I₂ A cos

⋅ ⋅ α = ⋅ ⋅d α

FES Φ → Doğru orantılı FES ı → Doğru orantılı FES A → Doğru orantılı FES d → Ters orantılı FES Cosα → Doğru orantılı

● FES fotonun enerjisine, genliğine veya eşik enerjisine bağlı değildir.

● FES : Sökülen fotoelektronların sayısı E_fot= E₀+ KE

h.f_y= h.f_0y+ KE h.f_x= h.f_0x+KE

E_0y> E_0x→ bağlanma enerjisi f_0y> f_0x→ eşik frekansı λ_0x> λ_0y→ eşik dalgaboyu

tan tan E h

α = θ = = ⇒f α=θ olur.

Grafikteki E_bağ’nın (–) olmasının nedeni metale e^– gel- mediğinde bile (–) değerde bir enerjinin olmasından- dır.

I_FOT katoddan sökülen FES ile Doğru orantılıdır. Dola- yısıyla akı (Φ) ile de Doğru orantılıdır.

I_FOT Φ → Doğru orantılı I_FOT I → Doğru orantılı I_FOT A_KATOD→ Doğru orantılı I_FOT d → Ters orantılı I_FOT Cosα → Doğru orantılı

Akı’nın dolayısıyla FES’nın artması Fotoelektrik akı- mını artırabilir. Bu durum kesin değildir. Çünkü sökü- len e^–’ların anota ulaşacakları kesin değildir.

Anotun alanı küçülürse sökülen e^– lar anotu ıskala- yabilir. Dolayısıyla anotun alanı büyütülürse I_FOT da artabilir.

A_ANOT→Artar ⇒ FES → Değişmez fakat I_FOT → Artabilir

Katottan sökülen e^– ların hepsi anota ulaşmayabilir.

e^– metalin çok derininden sökülmüşse sökülen e^– nun enerjisi küçük olur ve anota ulaşamayabilir. Gelen fotonun enerjisi artırıldığında anota ulaşamayan bu e^–’ların anota çarpması sağlanabilir. Bu da I_FOT nun artmasına sebep olur.

E_FOT→ Artar ⇒ FES → sabit kalır fakat I_FOT→ Artabilir

f_FOT→Artar ⇒ FES → sabit kalır I_FOT→ Artabilir

λ_FOT→Azaltılır ⇒ FES→ sabit I_FOT→Artabilir

E₀→Azaltılır⇒ FES→ sabit kalır I_FOT→Artabilir

E₀:Eşik Enerjisi

I_FOT Anot – Katot arası mesafeye de bağlıdır. Anot katoda yaklaştırılır ise Kinetik enerjisi yeterli olma- dığından Anota ulaşamayan e^–’ların Anota çarpması sağlanabilir.

d→Azalır ⇒ FES→ sabit kalır I_FOT→ Artabilir

FOTOELEKTRİK AKIMI

● Fotoelektrik akımın oluşturulduğu sistemler fotosel lambalardır.

Şekildeki lambaya foton gönderilmezse üreteç olsa bile devreden akım geçmez.

Lambanın katoduna enerjisi yeterli olan fotonlar gön- derildiğinde sökülen e^–’lar anota ulaşabilirse devrede fotoelektrik akım (I_FOT) oluşur.

● Fotoelektrik akım e^– ‘ların hareketi ile ters yönlüdür.

(3)

Fotoelektrik Olay KONU ÖZETİ

Fotosel lamba devresinde doğru bağlı üreteç varsa,

Üretecin gerilimi sıfır bile olsa I_FOT akımı oluşabilir.

V_ÜR→Artar ⇒ anottan katoda Elektriksel alan oluşur ve katottan sökülen FES değişmezse bile, anota ula- şamayan e^–’ların anota ulaşması sağlanabilir ve I_FOT artabilir.

E_FOT+ eV_ÜR = E₀ + KE

V_ÜR artırıldıkça I_FOT da artar. Fakat potansiyelin belli bir değerinden sonra katottan sökülen e^– ların hepsi anota ulaştığında, potansiyel artırılsa bile I_FOT artmaz, sabit kalır. Çünkü devre doymuştur.

I_max sadece gelen fotonun akısı yani ışık şiddeti ile değiştirilebilir. Yani E_FOT a bağlı değildir.

I₀ise E_FOT a bağlıdır.

Fotosel lamba devresinde ters bağlı üreteç varsa,

V_ÜR→ Artar ⇒ I_FOT zayıflar. Potansiyelin belli bir değe- rinde ise sıfır olur. Maksimum Kinetik enerji’li e^– ları bile durduran bu gerilim Kesme potansiyel farkıdır.

E_FOT – eV_ÜR= E₀ + KE_max KE_max= e.V_KES

I₀: Herhangi bir andaki fotoelektrik akım

I_max: Maksimum Akım I_FOT: Fotoelektrik Akım Ters gerilim ne kadar artırılırsa artırılsın anottan katoda fotoelektrik akım oluşmaz.

TERS GERİLİM GRAFİKLERİ

I_0K I_0L V_L

K

Gerilim L

V_K

1. I_makK >I_makL⇒ φ > φ_K _L (Işık Akıları)

2. K, L fotonları aynı metale aynı mesafeden eşit açılarla düşürülüyor ise K'nın ışık şiddeti kesinlikle L'ninkinden büyüktür.

K L IK IL

φ > φ ⇒ > (Işık Şiddeti)

3. Soruda K ve L fotonlarını gönderen kaynakların aynı mesafeden eşit açılarla ışık gönderdiği belirtil- memiş ise yine K'nın ışık akısı L'ninkinden büyük olur fakat K ve L'nin ışık şiddetleri için kesin birşey söy- lenemez.

K L

φ > φ (Kesin)

K L K L L K

I I I I I I

= 

> 

>  olabilir.

4. K ve L fotonları aynı metale düşürülüyor ise

K L

V >V (Kesme Potansiyeli) ⇒ E_K > E_L

K L K L L K

E >E ⇒f >f ⇒ λ > λ

5. K'nın herhangi bir zamandaki fotoelektrik akımının L'den büyük olmasını üç şekilde açıklayabiliriz.

K fotosunun enerjisinin L'den büyük olması ya da K fotosunun akısının L'den büyük olması buna sebep olmuş olabilir. Aynı zamanda K fotonu gönderildiği anda katot - anot arasındaki mesafe L fotonu gönde- rildiği andakinden daha kısada olabilir.

● X'in kesme potansiyeli Y'ninkinden büyüktür.

X Y

V >V

E_FOT= E₀ + e.V_kes ⇒ E_FOT lar farklı olur.

E_FOTx> E_FOTy f_x> f_y ve λ_x<λ_y

● X, Y fotonları aynı enerjili ise yine I_x>I_y olur.

Fakat V_kes lerin farklı olması fotonların farklı metallere düşürüldüğü anlamını çıkarır.

E_0y> E_0x olur.

I_0K I_mak

I_0L

V_L Gerilim

V_K

(4)

Fotoelektrik Olay KONU ÖZETİ

1. K ve L fotonlarının maksimum akımları eşit ol- duğundan kesinlikle bu fotonların ışık akıları eşittir.

K L

(φ = φ )

2. K ve L fotonları aynı metale aynı mesafeden eşit açılarla gönderiliyor ise bu iki kaynağın ışık şiddetleri kesinlikle eşit olur.

K L IK IL

φ = φ ⇒ =

3. Soruda K ve L fotonlarını gönderen kaynakların aynı mesafeden eşit açılarla ışık gönderdiği belirtil- memiş ise yine ışık akıları kesinlikle eşit olur fakat ışık şiddetleri için kesin birşey söylenemez.

K L

φ = φ (Kesin)

K L K L L K

I I I I I I

= 

> 

>  olabilir.

4. K ve L fotonları aynı metale düşürülmüş ise K'nın kesme potansiyeli L'ninkinden büyük olduğundan E^FOT=E^O+KE E= ^O+ ⋅e V^KES V_K >V_L⇒E_K>E_L (Foton enerjileri)

f_K>f_L (Foton frekansları) λ > λ_L _K (Foton dalgaboyları) 5. Aynı metale düşürülen K ve L fotonlarının herhangi bir zamandaki fotoelektrik akımı (I0) değerlerinin farklı olmasını iki şekilde açıklayabiliriz.

OK OL

I >I olmasının sebebi K fotonunun enerjisinin L'den büyük olmasındandır. Aynı zamanda K fotonu gönderildiği anda katot - anot arasındaki mesafe, L fotonu gönderiliği andakinden kısa olabilir.

Gerilim K

L

1. I_makK =I_makL⇒ φ = φ_K _L (Işık Akıları)

2. K ve L fotonları aynı metale aynı mesafeden eşit açılarla düşürülüyor ise K ve L ışık şiddetleride kesinlikle eşit olur.

K L IK IL

φ = φ ⇒ = (Işık Şiddeti)

3. Soruda K ve L fotonlarını gönderen kaynakların aynı mesafeden eşit açılarla ışık gönderdiği belirtil- memiş ise yine K'nın ışık akısı L'ninkinden büyük olur fakat K ve L'nin ışık şiddetleri için kesin birşey söy- lenemez.

K L

φ > φ (Kesin)

K L K L L K

I I I I I I

= 

> 

>  olabilir.

4. K ve L fotonları aynı metale düşürülüyor ise

K L

V =V (Kesme Potansiyeli) ⇒

K L K L L K

E =E ⇒f =f ⇒ λ = λ

5. K'nın herhangi bir zamandaki fotoelektrik akımının L'den büyük olmasının tek bir sebebi vardır.

K'daki katot - anot arasındaki mesafe L'dekinden daha azdır.

DE - BROGLİE DALGALARI

● Einstein’ın tanecik modeline göre fotonun hem hızı hemde kütlesi olmalıdır.

E = m.c²Einstein enerji denklemi ^c^{E h}^{= ⋅}_λ Planck enerji denklemi De–Broglie bu iki enerjiyi eşitlemiş

2 c

m c⋅ = ⋅h λ ,

h λ =m c

⋅

⇒ h

λ =p De – Broglie dalgası

● Foton için λ–V→ Ters orantılı Su dalgasında λ–V→ Doğru orantılı idi.

COMPTON OLAYI (1923)

Amerikalı fizikçi Arthur Compton yaptığı bu deney ile ışığın tanecikli yapıya sahip olduğunu ve fotonların momentumlarının varlığını doğrulamıştır.

Bu olayda foton soğurulmaz.

Çarpışmadan sonra fotonun enerjisi ve momentomu azalır.

Fotonun çarpışmadan sonra enerjisi azalacağından frekansı küçülür ve dalga boyu büyür.

Foton çarpışmadan önce ve sonra ışık hızıyla hareket eder.

Momentum (vektörel) korunur.

Enerji (skaler) korunur h.v =

h v′ ⋅

+ 1

2.m.V_e²

Compton olayı sonucu fotonun dalga boyu değişimi λ₂–λ₁=

e

h

m c⋅ (1–cosθ) olur.

(5)

Fotoelektrik Olay TEST 1

1. I. Fotoelektrik olayda metalden elektron sökülür.

II. Eşik enerjisi sadece metalin cinsine bağlıdır.

III. Işık akısı foton sayısı ile doğru orantılıdır.

İfadelerinden hangileri doğrudur?

A)Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) I ve III E) I, II ve III

2. Eşik frekansı f olan bir metale 2f frekanslı 10²³ tane foton gönderildiğinde sökülen elektronların enerjisi E₁ olmaktadır. Aynı metale 3f frekanslı 2.10²³ tane foton gönderildiğinde sökülen elektronların enerjisi E₂ olmaktadır.

Buna göre ¹

2

E

E oranı nedir?

A) 1

2 B) 2

3 C) 4

3 D) 3

2 E) 2

3. Bir fotosel lambaya 4000 A^o dalga boylu ışık dü- şürüldüğünde elektronları durdurucu potansiyel enerji 1,5 eV olmaktadır.

Buna göre, yüzeyin eşik enerjisi kaç eV olur?

( hc= 12400 eV.A^o)

A) 1 B)1,2 C) 1,6 D 2 E) 2,4

4.

K metal levhası ve pozitif yüklü elektroskop iletken bir telle şekildeki gibi bağlanmışıtır.

Eşik enerjisi 2 eV olan metale, foton bombardı- manı yapıldığına göre;

I. Fotonun enerjisi 1eV ise elektroskobun yaprak- ları arasındaki açı değişmez.

II. Fotonun enerjisi 2 eV ise elektroskobun yap- rakları arasındaki açı değişmez,

III. Fotonun enerjisi 2,1 eV ise elektroskobun yap- rakları arasındaki açı küçülür.

ifadelerinden hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) Yalnız III C) I ve II D) II ve III E) I ve III

5. Noktasal ışık kaynağı 6200 A^o dalga boylu ışık yaymaktadır.

Bu kaynak 2 saniyede 10²⁰ tane foton saldığına göre, kaynağın gücü kaç watt’tır?

( hc= 12400 eV.A^o 1 eV= 1,6.10^–19 joule )

A) 8 B) 16 C) 20 D) 32 E) 80

6. Fotosel tüpe gönderilen fotonlar sistemde zayıf şiddetle fotoelektrik akım oluşturabilmektedir.

Oluşturulan bu akımın şiddetini maksimum yapmak için;

I. Fotonun dalgaboyu küçültülmelidir.

II. Fotonun ışık şiddeti artırılmalıdır.

III. Anotun alanı büyütülmelidir.

işlemlerinden hangileri yapılabilir?

A) Yalnız I B) Yalnız III C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III

(6)

Fotoelektrik Olay TEST 1

9. Bir fotosel devreye gönderilen I şiddetindeki ışık, devreye bağlı lambanın üzerinden geçen akımın maksimum olmasını sağlamaktadır.

Buna göre;

I. Işık şiddeti artırılırsa devrenin akımı artar.

II. Işığın dalgaboyu küçültülürse devrenin akımı artar.

III. Eşik enerjisi küçültülürse devrenin akımı artar.

A) Yalnız I B) Yalnız II C) II ve III D) I ve III E) I, II ve III

10. Noktasal ışık kaynağından gönderilen ışınlar, fotosel tüpün katoduna gönderildiğinde n tane elektron sökülmektedir.

Sökülen elektronların sayısını artırabilmek için;

I. Işık akısı artırılmalıdır.

II. Işık kaynağı katoda yaklaştırılmalıdır.

III. Katod anota yaklaştırılmalıdır.

işlemlerinden hangileri yapılmalıdır?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) II ve III E) I ve III

11.

Şekildeki fotosel tüpün katoduna 10 eV enerjili fotonlar gönderilmektedir. Katod’dan sökülen elektronlar anota en fazla 8 eV ile çarpmaktadır.

Katodun eşik enerjisi 5 eV olduğuna göre üre- tecin gerilimi kaç eV’dir?

A) 13 B) 8 C) 6 D) 3 E) 2

8.

Şekildeki fotosel tüpün katoduna 8 eV enerjili fotonlar gönderilmektedir. Katoddan sökülen elektronlar anota en fazla 4 eV enerji ile çarpmaktadır.

Katodun eşik enerjisi 2 eV olduğuna göre üre- tecin gerilimi kaç V’dir?

A) 2 B) 2,5 C) 3 D) 4 E) 4,5

7. Fotosel tüpe gönderilen fotonlar sistemde fotoe- lektrik akım oluşturamamaktadır.

Akımın oluşabilmesi için;

I. Fotonun ışık şiddeti artırılmalıdır.

II. Katodun eşik enerjisi artırılmalıdır.

III. Fotonun frekansı artırılmalıdır.

işlemlerinden hangileri yapılabilir?

A) Yalnız I B) Yalnız III C) I ve II D) II ve III E) I ve III

12. Üretece bağlı fotosel tüpün katoduna gönderilen fotonlar kısa sürede maksimum akım oluşturmuş- tur.

Buna göre;

I. Üretecin (+) kutbu anota, (–) kutbu katoda bağ- lanmıştır.

II. Katoddan sökülen tüm elektronlar anota ulaş- mıştır.

III. Fotonların ışık şiddeti maksimumdur.

ifadelerinden hangileri kesinlikle doğrudur?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III

(7)

Fotoelektrik Olay TEST 1

13.

Şekildeki gibi fotosel tüpün katoduna gönderilen fotonların enerjisi 5 eV'dir.

Gönderilen bu fotonlar, fotoelektrik akım oluş- turamadığına göre üretecin kesme potansiyel farkı (V) aşağıdakilerden hangisi olabilir?

A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5

14.

Şekildeki gibi fotosel tüpün katodunu fotonlar gön- derilmektedir. Katoddan sökülen elektronlar anota ulaşabilmektedir.

Üretecin potansiyeli artırıldığında;

I. Katoddan sökülen elektron sayısı azalır.

II. Fotoelektrik akım azalır.

III. Potansiyel çok artırılırsa fotoelektrik akımın yönü değişebilir.

olaylarından hangileri gerçekleşir?

15.

Şekillerdeki fotosel tüpler ve lambalar özdeştir. Bu lambalara aynı mesafeden ve eşit açıyla özdeş noktasal kaynaklardan fotonlar gönderilmektedir.

Buna göre A, D, F lambalarının parlaklıkları P_A, P_D, P_F arasındaki ilişki ne olur?

A) P_A= P_D= P_F B) P_F> P_D> P_A C) P_A> P_D> P_F D) P_D= P_F> P_A E) P_A> P_D = P_F

16.

Şekildeki grafikte bir fotoelektrik deneyinde kulla- nılan foton frekansına bağlı olarak, metal yüzey- den sökülen elektronların maksimum kinetik enerjileri görülmektedir.

Buna göre bu metal yüzeye 5f frekanslı fotonlar gönderildiğinde sökülen elektronların kinetik enerjisi kaç eV olur?

A) 4 B) 8 C) 12 D) 16 E) 20

(8)

Fotoelektrik Olay TEST 1

19.

Bir ışık kaynağı T, F metallerini aydınlattığında, kopan elektronların oluşturduğu akımın gerilime bağ- lı grafiği şekildeki gibi olmaktadır.

Buna göre;

I. F’nin eşik frekansı T’den daha büyüktür.

II. T metalinden kopan elektronların kesme potansiyeli daha büyüktür.

III. T ve F metallerine aynı renk ışık düşürülmüştür.

18.

Bir fotosel tüp T, F ışık kaynakları ile aynı gerilim altında ayrı ayrı aydınlatıldığında, akım–gerilim grafikleri şekillerdeki gibi olmaktadır.

Buna göre;

I. F ışık kaynağının enerjisi T’ninkinden daha bü- yüktür.

II. F fotonunun kopardığı elektronların maksimum enerjisi daha büyüktür.

III. F ve T ışık kaynakları aynı renk olabilir.

20.

Bir fotosel tüpe T, F ışık kaynakları ile ayrı ayrı fotonlar gönderilmektedir.

Kopan elektronların akım–gerilim grafiği şekil- deki gibi olduğuna göre;

I. T’nin ışık akısı F’ninkinden büyüktür.

II. Işıkların düşürüldüğü metalin eşik frekansı kü- çültüldüğünde, ışınların oluşturduğu sıfır potansiyel farkı büyür.

III. T’nin rengi mavi, F’ninki sarı olabilir.

A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve III E) I, II ve III 17.

Aynı fotosel tüpün katoduna gönderilen x–y foton- larının akım–gerilim grafiği şekildeki gibidir.

x, y fotonları aynı mesafeden eşit açılarla gön- derildiğine göre;

I. x fotonunun frekansı y’ninkinden büyüktür.

II. x fotonunun ışık şiddeti y’ninkinden büyüktür.

III. x fotonunun dalgaboyu y’ninkine eşittir.

A)Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve II E) II ve III

(9)

Fotoelektrik Olay TEST 2

1. I. Kırılma II. Kırınım III. Compton olayı IV. Girişim

Yukarıdaki olaylardan hangileri sadece tanecik modeli ile açıklanabilir?

A) Yalnız I B) I ve II C) II ve III D) I, II ve III E) Yalnız III

2. 6600 A^o dalga boyuna sahip görünür ışığın mo- mentumu kaç kg. m/s’dir?

(h= 6,6 . 10^–34 J . s)

A) 5 . 10^–27 B) 4 . 10^–27 C) 3 . 10^–27 D) 2 . 10^–27 E) 10^–27

3. Işık Akım

Şiddeti Kesme Potansiyeli

K 2İ 2V

L 2İ V

M İ 2V

N 2İ 4V

Bir fotosele düşürülen K, L, M, N ışık ışınlarının oluşturdukları fotoelektrik akım şiddetleri ve bu elektronlar için kesme potansiyelleri yukarıda be- lirtilmiştir.

Buna göre bu ışınlardan hangileri aynı renklidir?

A) K ve L B) L ve N C) K ve M

D) M ve N E) K ve N

4. Compton olayında gelen fotonun dalga boyu λ₁, frekansı f₁ ve hızı V₁. Saçılan fotonun dalga boyu λ₂, Frekansı f₂ ve hızı V₂’dir.

Buna göre;

I. f₁= f₂ II. λ₂> λ₁ III. V₁= V₂

yargılarından hangileri doğrudur?

A) I ve II B) I ve III C) Yalnız I D) II ve III E) I, II ve III

5. Bağlanma enerjisi E olan bir metale 4λ dalga bo- yunda ışık ışınları düşürülünce kopan elektronların kinetik enerjileri 5E

4 oluyor.

Bu metale dalga boyu 2λ ışık ışınları düşürü- lünce kopan elektronlar maksimum kinetik enerjileri ne olur?

A) 2E B) 5E

2 C) 3E D) 7E

2 E) 4E

6. Eşik dalga boyu 4λ olan bir metale 3λ dalga bo- yunda ışınlar gönderildiğinde sökülen fotoelektron- ların kinetik enerjisi E₁, 2λ dalga boyunda gönderil- diğinde ise E₂ olmaktadır.

Buna göre ¹

2

E

E oranı kaçtır?

A) 4

3 B) 2

3 C) 3

2 D) 1

3 E) 3

(10)

Fotoelektrik Olay TEST 2

7. De Brouglie dalga boyu λ olan parçacığın hızı V, kütlesi m’dir.

V hızını veren bağlantı aşağıdakilerden hangi- sidir?

A) h m

⋅ λ B) m h

λ ⋅ C) m h λ

⋅ D) m h⋅

λ E) h m⋅ λ

8.

Şekildeki tüpün katotunun eşik enerjisi 4 eV olup bu fotosele 9 ev enerjili fotonlar gönderilmiştir.

Kopan fotoelektronlar anota en az kaç eV’luk kinetik enerji ile çarpar?

A) 2 B) 4 C) 6 D) 8 E) 10

9.

Şekildeki fotoselli devrede ampermetreden akım geçmektedir.

Akım şiddetinin arttırabilmesi için, I. Işık akısı arttırılmalı

II. Işığın dalga boyu arttırılmalı III. Üretecin gerilimi arttırılmalı

işlemlerinden hangileri yapılmalıdır?

A) I, II ve III B) I ve II C) I ve III D) Yalnız II E) Yalnız I

10. Bir fotoelektrik olayında kullanılan metalin eşik fre- kansı 0,5.10¹⁵s^-1’dir.

Bu metalden sökülen elektronların kinetik enerjisi frekansı 1.10¹⁵s^-1 olan ışık kullanıldığında E₁, 1,5.10¹⁵s^-1 olan ışık kullanıldığında E₂ olmaktadır.

Buna göre ¹

2

E

E oranı kaçtır?

A) 1

3 B) 1

2 C) 2

3 D) 3

4 E) 4

3

11. Bir metalin bağlanma enerjisi 6,2 eV’tur.

Buna göre bu metalin eşik dalga boyu kaç A^o dur?(h.c = 12400 eVA^o)

A) 2000 B) 3800 C) 4000 D) 600 E) 6700

12. Fotoelektrik olayında kesme potansiyeli;

I. Gelen ışığın frekansı II. Gelen ışığın şiddeti III. Gelen ışığın dalga boyu

niceliklerinden hangilerine bağlıdır?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III

(11)

Fotoelektrik Olay TEST 2

13.

Bir fotosele gönderilen x, y, z ışık ışınlarının oluş- turduğu akım şiddetinin potansiyele bağlı değişim grafiği şekildeki gibidir.

Buna göre ışık akıları arasındaki ilişki nasıldır?

A) Φ_x = Φ_y> Φ_z B) Φ_x > Φ_y > Φ_z C) Φ_x = Φ_y = Φ_z D) Φ_z > Φ_y > Φ_x E) Φ_x > Φ_z > Φ_y

14.

Bir fotoselin katotuna gönderilen x, y, z ışınlarının oluşturdukları fotoelektronların akım şiddetleri ile gerilim grafiği şekildeki gibidir.

Bu ışınların frekansları arasındaki ilişki nasıldır?

A) f_x > f_y > f_z B) f_z > f_y > f_x C) f_x = f_y= f_z D) f_x > f_y = f_z E) f_y > f_x > f_z

15. 3,1.10⁷ m/s hızla hareket eden parçacığın De-Brouglie dalga boyu 4A^o dür.

Buna göre parçacığın kütlesi kaç kg’dır?

(h = 6,2.10^–34 J . S)

A) 2,5 . 10^–32 B) 3 . 10^–32 C) 3,5 . 10^–32 D) 4 . 10^–32 E) 5 . 10^–32

16.

Bir metalden sökülen elektronlara ait kinetik enerji (E_k) - frekans grafiği şekildeki gibidir.

α açısı;

I. Metalin cinsi

II. Eşik (bağlanma) Frekansı III. Eşik enerjisi

hangilerine bağlı değildir?

17.

K, L, M fotosellerine aynı renkli ışın düşürülünce yukarıdaki grafik oluşuyor.

Buna göre;

I. K metalinden kopan elektronların kinetik enerjisi en büyüktür.

II. M metalinin bağlanma enerjisi en büyüktür.

III. K ve L metalinin bağlanma enerjisi eşittir.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III

18. I. Işık şiddeti

II. Katot - anot arası uzaklık III. Işığın dalga boyu

Niceliklerinden hangileri devreden geçen foto- elektrik akıma etki edebilir?

A) I ve II B) II ve III C) I ve III D) Yalnız III E) I, II ve III

(12)

Fotoelektrik Olay TEST 3

1. Bir fotoelektrik olayında metal yüzeyin eşik enerjisi kopan elektronların kinetik enerjisinin 3 katıdır.

Kesme potansiyeli 4 volt olduğuna göre gelen ışığın enerjisi kaç eV olur?

A) 8 B) 12 C) 16 D) 20 E) 24

2. Bir fotonun serbest elektrona çarpıp saçılmaya uğ- ramasına compton olayı denir.

Bu olayda fotonun momentum, hız ve dalga boyu nasıl etkilenir?

Hız Momentum Dalga boyu A) Değişmez Değişmez Azalır B) Değişmez Azalır Artar C) Azalır Azalır Azalır D) Azalır Azalır Artar E) Azalır Artar Azalır

3. Bir fotosele, bu fotoselden elektron sökebilen;

mavi, kırmızı ve sarı renkli ışınlar sırası ile gönde- riliyor.

Mavi - kırmızı - sarı renkli ışınların sırası ile sök- tükleri elektronların kinetik enerjileri E₁, E₂, E₃ arasındaki ilişki nedir?

A) E₁> E₃ > E2 B) E₂ > E₁ > E₃ C) E₃ > E₂ > E₁ D) E₂ > E₃ > E₁ E) E₁ = E₂ = E₃

4. Bir fotoelektrik olayında katotta sökülen fotoe- lektronların sayısı;

I. Işığın şiddeti II. Işığın frekansı III. Bağlanma enerjisi

5. Bir metalin eşik enerjisi;

I. Kullanılan metalin cinsi

II. Kullanılan metalin yüzeyinin büyüklüğü III. Kullanılan ışığın enerjisi

A) Yalnız II B) Yalnız I C) Yalnız III D) I ve II E) II ve III

6. Eşik enerjisi 1,3 eV olan bir metal yüzeyine 6200A^o dalga boyu ışık düşürülüyor.

Metalden sökülen elektronların kinetik enerjile- ri kaç eV olur?

(h . c = 12400 eV . A^o)

A) 3,3 B) 2,4 C) 1,2 D) 0,9 E) 0,7

7. Compton olayında λ dalga boylu bir foton dur- makta olan elektronla etkileştiğinde saçılan fo- tonun dalga boyu 3λ, elektronun kinetik enerji- si E oluyor ise E kaç h c⋅

λ olur?

(h: planck sabiti , c: ışık hızı)

A) 2 B) 3

2 C) 2

3 D) 1

3 E) 1

(13)

Fotoelektrik Olay TEST 3

8. Compton olayı için;

I. Gelen fotonun hızı saçılan foton ile elektron hızlarının vektörel toplamına eşittir.

II. Gelen fotonun dalga boyu saçılan fotonun dalga boyuna eşittir.

III. Gelen fotonun enerjisi saçılan foton ile elektron enerjileri toplamına eşittir.

A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve II E) II ve III

9. Bir alkali metale ışık düşürüldüğünde devreden akım geçmiyor.

Akım geçmesi için;

I. Metalin cinsini değiştirmek II. Işık şiddetini arttırmak

III. Kullanılan ışığın rengini değiştirmek işlemlerinden hangileri yapılabilir?

A) I ve II B) Yalnız II C) II ve III D) I ve III E) I, II ve III

10.

Şekildeki enerji – frekans grafiğine göre gelen ışının dalgaboyu azalırsa;

I. E₀ II. f₀ III. α niceliklerinden hangileri değişmez?

A) I ve II B) I ve III C) II ve III D) Yalnız III E) I, II ve III

11.

Bir fotoselde katota düşürülen ışığın şiddeti arttı- rılırsa garifikteki İ_o, V_K, İ_M değerleri nasıl değişir?

İ_o V_K İ_M � � �

A) Azalır Değişmez Azalır B) Artar Artar Değişmez C) Değişmez Azalır Artar D) Artar Değişmez Artar E) Azalır Artar Azalır

12. Frekansı 4.10²⁰ s^–1 olan fotonun dalga boyu kaç m’dir?

(c = 3.10⁸ m/s)

A) 3 10¹²

4⋅ ⁻ B) 3 10¹² 2

⋅ − C) 2 10¹² 3

⋅ −

D) 4 10¹²

3⋅ ⁻ E) 3.10^–12

13.

Bir fotosele frekansları f_K, f_L, f_M olan ışınlar düşü- rüldüğünde fotoelektrik akımın durdurucu gerilime bağlı değişimi şekildeki gibi olmaktadır.

Buna göre f_K, f_L, f_M frekansları arasındaki ilişki aşağıdakilerden hangisidir?

A) f_K= f_L= f_M B) f_K> f_L> f_M C) f_M> f_L> f_K D) f_K> f_L= f_M E) f_L= f_M> f_K

(14)

Fotoelektrik Olay TEST 3

15.

Bir fotoelektrik olayda kullanılan K, L metallerine fotonlar gönderilmektedir. Foton frekansına bağlı olarak, metalden kopan elektronların maksimum kinetik enerji grafikleri şekilde görülmektedir.

Buna göre;

I. α açısı θ açısına eşittir.

II. K metalinin bağlanma enerjisi L’ninkinden daha küçüktür.

III. L metalinden elektron sökmek daha kolaydır.

A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) I ve III E) I, II ve III

16. Kütlesi m olan bir cisme eşlik eden De-Broglie dal- ga boyu 2λ, bu cismin kinetik enerjisi E₁ dir. Kütle- si 2m olan bir cisme eşlik eden De-Broglie dalga boyu 3λ, bu cismin kinetik enerjisi ise E₂ dir.

Buna göre ¹

2

E

E oranı nedir?

A) 1

3 B) 2

3 C) 3

2 D) 9

4 E) 9

2

17. Aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?

A) Compton olayı tanecik modeli ile açıklanabilir.

B) Compton olayında saçılan fotonun frekansı, gelen fotonun frekansından küçüktür.

C) Compton olayında foton soğurulur.

D) Compton olayında fotonun hızı değişmez.

E) Compton olayında gelen fotonun dalgaboyu saçılma sonucunda büyür.

14. I. Fotoelektrik olay ve compton olayı ışığın tane- cik özelliğini kanıtlar.

II. Fotoelektrik olay katı, sıvı ve gaz halinde olan cisimlerde görülebilir.

III. Comton olayı ışığın momentumu olduğunu göstermiştir.

İfadelerinden hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) Yalnız III C) I ve III D) I ve II E) I, II ve III

18. Alya laboratuvarında Compton deneyi uygulama- sını yapmış ve gelen fotonun momentumunu P_G, çarpışma sonrası saçılan fotonun momentumunu P_S ve saçılan elektronun momentumunu P_e olarak not almıştır.

I. ^P^e

37°

II.

P_G

P_G P_G

P_S P_S

P_S P_e

53°

III.

P_e

Buna göre Alya'nın I, II, III notlarından hangisi ya da hangileri doğru olabilir?

A) Yalnız III B) I ve III C) II ve III D) Yalnız I E) I, II ve III