PowerPoint Sunusu - Yeni Yüzyıl Üniversitesi

FOTOEleKTRİK ETKİ
Ondokuzuncu yüzyıl sonlarında Hertz (Herts) tarafından
keşfedilen fotoelektrik olay zamanla Planck tarafından
geliştirilmiş ve tam olarak Einstein tarafından açıklanmıştır.
HERTS
PLANCK
EİNSTEİN
Bu
durum
mor
ötesi
ışınlar
nedeniyle
iletkenliğin artması yani yeni elektrik yüklerinin
meydana gelmesi demekti. Buradan hareketle
Hertz’in öğrencisi Hallwachs (Halvaş), cıva
sürülmüş bir çinko levhayı negatif yükle
yükleyerek üzerine ışık düşürdü ve levhanın
yükünü kaybettiğini gördü.
Bu çalışmalar metal levhalar üzerine düşen ışığın metal
yüzeylerde elektron kopmasına neden olduğunu gösterdi.
Işığın metal yüzeylerden elektron koparması olayına
fotoelektrik olay, kopan elektronlara ise fotoelektron adı
verilmektedir
Fotoelektrik
olayın
daha
iyi
anlaşılabilmesi
için
aşağıdaki
soruların cevaplanması gerekir.
1)Işığın
şiddeti
ile
kopan
elektronların enerjisi arasında nasıl
bir
ilişki
vardır?
2)Işığın rengi ile kopan elektronların
enerjisi
nasıl
değişir?
3)Işığın rengi ve metalin cinsi
elektron
kopmasını
nasıletkilemektedir?
4)Işığın metal yüzeyine düşmesi ile
elektron kopması olayı neden anlık
gerçekleşmektedir?
Planck, ışık enerjisinin kuanta denilen paketler
halinde taşıdığına dair görüşlerini açıkladıktan kısa
bir süre sonra, 1905 yılında, Einstein ışık enerjisinin
foton denilen tanecikler halinde yayıldığını açıkladı.
Yani ışığın kuantumlarına foton adını veriyoruz.
Kütlesi olmayan ve ışık hızıyla hareket eden foton;
etkileşimlere parçacık olarak girer fakat dalga olarak
devam yayılır. Kütle çekiminden etkilenir. Aşağıdaki
şekildeki gibi farklı renkteki ışıkların enerjileri
birbirinden farklıdır. Fotonları sahip olduğu enerji
Ev=hv=hc/λ şeklinde ifade edilmiştir.
Işık enerjisi, ışığı oluşturan fotoların
toplam enerjisidir. Işık şiddeti ise ışık
kaynağından birim zamanda yayılan
toplam
enerjiyi
ifade
eder
ve
kaynaktan birim zamanda yayılan
foton sayısı ile doğru orantılıdır. Foton
enerjisi
genellikle
çok
küçük
değerlere sahip olduğu için, birim
olarak joule yerine elektronvolt(eV)
kullanılır ve
1eV=1,6.10-19 J’dür.
Fotoelektrik olayda elektron koparma olayı bir
foton ile bir elektron arasında gerçekleşir. Buradan
çıkarılabilecek en önemli sonuç, bir fotonun
sadece bir elektronu koparabileceğidir. Fotonların
metalden elektron sökebilmesi için öncelikle
elektronları metale bağlayan kuvveti yenmeleri
gerekir. Bu kuvveti, ancak belirli enerjilerle
yenmek mümkündür. Bir elektronu metal bir
yüzeyden koparabilmek için fotonun sahip olması
gereken en küçük enerji miktarına bağlanma
enerjisi denir ve bu enerji Eb ile gösterilir.
Herhangi bir metalin bağlanma enerjisine eşit
enerjili bir fotonun frekansına eşik frekansı(vo),
dalga boyuna ise eşik dalga boyu (λo) denir.
Buradan
hareketle
bağlanma
enerjisi;
Eb=hvo=hc/
λo
eşitliği
ile
bulunur.
Herhangi bir foton bir metal yüzeyden ancak
bağlanma enerjisine eşit ya da bu enerjiden
büyük
enerji
değerine
sahipse
elektron
koparılabilir.
Eğer bir metal üzerine düşen fotonların
enerjisi
bağlanma
enerjisinden
büyükse
aradaki
fark
kopan
elektronlara
(fotoelektronlar) kinetik enerji olarak aktarılır.
Bu durum Einstein tarafından;
Ev=Eb+Ek
şeklinde ifade edilir. Bu eşitlik aynı zamanda
hv=hv0+ Ek eşitliği ile ifade edilir. Buna göre;
1) v<vo ise metalden elektron sökülmez.
2) v=vo ise elektron sökülür fakat sökülen
elektronun kinetik enerjisi sıfır olur.
Aşağıdaki grafiğin enerji eksenini kestiği
nokta, metalin bağlanma enerjisini; frekans
eksenini kestiği nokta ise eşik frekansını
vermektedir. Burada her metal için çizilecek
grafik aynı eğimdedir. Sadece Eb ve v0
değerleri birbirinden farklı olacaktır.
Bu renkler
nasıl oluşur?
SPEKTRUM
Beyaz ışık kırıldığı zaman çeşitli renklere ayrılır. Bu
olayın nedenini 1666’da ünlü İngiliz bilim adamı Isaac
Newton açıklamıştır.Newton bir Güneş ışını demetini
karanlık bir odada bir prizmada geçirdiğinde, bildiğimiz
beyaz ışık cam prizmanın öbür yüzünden çıkarken mor,
lacivert, mavi, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızı renkli
ışınlara ayrılmıştı. Bu renkli ışın demetlerine TAYF
denir. Gene Newton’ un deneylerine göre bu ışık tayfı
tersine çevrilmiş ikinci bir prizmadan geçirildiğinde
yeniden beyaz ışık demetine
dönüşüyordu. Ama
tayftaki renklerden yalnızca biri, örneğin kırmızı
prizmadan geçirildiğinde hiçbir değişikliğe uğramıyordu.
Bu deneyde beyaz ışığın bileşenlerine ayrılmasının
sebebi,yapısındaki
her
rengin
değişik
açılarda
kırılmasıdır. Işık kırıcılık katsayıları farklı olan saydam
bir maddeden (hava) bir başka saydam ortama (cam)
geçtiği zaman kırılır. Kırılma miktarı ışığın dalga boyuna
bağlıdır. Dalga boyu ne kadar kısa ise kırılma da o kadar
büyük açı ile olur. Örneğin mavi ışınlar kırmızı ışınlara
göre daha büyük bir açıda kırılır çünkü mavi ışığın
dalga boyu kırmızınınkine göre çok daha küçüktür.
Gökkuşağı da bu yolla oluşur. Havadaki her bir yağmur
damları prizma görevi görerek ışığı bileşen renklerine
ayrıştırır.




TEŞEKKÜRLER…
YAĞMUR DALGIÇ
AHMET ÇİÇEK
MEVLAN GÜLEŞ