Page 30 - Fen Lisesi Fizik 12 | 5. Ünite

5.

ÜNİTE 5.3. FOTOELEKTRİK OLAYI
5.3. FOTOELEKTRİK OLAYI

UYGULAMA 4

ÇÖZÜM ALANI
Fotoelekrik deneyi yapmak isteyen bir bilim in-
sanı fotosel devrede çinko metalden yapılmış bir
katot levha kullanıyor.

Bu bilim insanı kızılötesi, mavi ve morötesi ışın-
lardan hangisini ya da hangilerini kullanırsa
fotoelektrik akımı elde etme imkânı daha faz-
ladır? (Bu ışınların eV cinsinden enerjisini araştı-
rarak sonuca ulaşınız.)

258
Metalden elektron koparmak için metalin kendine özgü minimum frekansına eşik frekans (f ) bu frekansa
0
ait minimum dalga boyuna ise eşik dalga boyu (λ )denir. Einstein, fotoelektrik olayı enerji korunumundan
0
yararlanarak şu denklemle ifade etmiştir:

E foton = E bağlanma + E k(max)
Bu denklem, katot levhaya düşürülen fotonun enerjisinin metalin bağlanma enerjisinden yüksek olduğu
durumlarda fotonun metal yüzeyden elektron sökerek kalan enerjisini de söktüğü bu elektrona aktardığını
ifade eder. Bu olay sonunda foton metal yüzey tarafından soğurulur. Elektrona aktarılan enerji ne kadar
fazla olursa elektron o kadar yüksek bir hızla katottan ayrılacaktır. Bu durumda elektronun maksimum
kinetik enerjisi

E kinetik = 2 mv
E k(max) 1 m.v 22
olarak ifade edilir. Bu eşitlikte m elektronun kütlesini, v ise elektronun maksimum hızını göstermektedir. v
hızıyla katot levhadan fırlayan elektronun anot levhaya ulaşmasıyla devre tamamlanacak ve bir akım olu-
şacaktır. Devrede oluşan bu akıma fotoelektrik akım adı verilir.

Fotoelektrik denkleminde enerji değerleri frekans cinsinden yazılırsa bu denklem
1 2
mv
hf hfo +
=
h.f = h.f 0 2 m.v
şeklini alır. Burada h Planck sabitini ifade etmektedir. Fotoelektrik denklemi, ışığın dalga boyu cinsinden
yazıldığında
c c 1 m.v 2
h m λ = h 0 m λ 0 + 2 mv şeklinde ifade edilebilir.