İçeriğe geç
TYT-AYT-KPSS Hazırlık
Dersler

46Konu 46 / 49
Modern Fizik

Siyah Cisim Işıması ve Fotoelektrik Olay

Siyah cisim sıcaklığa bağlı ışınım yayar; fotoelektrik olayında ışık metalden elektron koparabilir. Frekansın bir fotonun enerjisini, şiddetin foton sayısını etkilediğini ayır.

  • 12. sınıf
  • AYT sıklığı
  • 40 dk
Görsel anlatımla başla8 adım · sıfırdan başlar · az yazı, bol 3B

LevhaSiyah Cisim Işıması ve Fotoelektrik OlaySiyah Cisim Işıması ve Fotoelektrik Olay

Siyah cisim sıcaklığa bağlı ışınım yayar; fotoelektrik olayında ışık metalden elektron koparabilir. Frekansın bir fotonun enerjisini, şiddetin foton sayısını etkilediğini ayır.

Isınma

Başlamadan önce: hazır mısın?

Puansız. Takıldığın yer olursa ön koşul konuya göz at.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Foton enerjisi 5 eV, metalin eşik enerjisi 2 eV. Maksimum kinetik enerji kaç eV olur?

Açıklama

Enerji bilançosu; Ekmax = 5 − 2 = 3 eV.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Eşik üstünde frekans sabit, şiddet artıyor. Maksimum kinetik enerji nasıl değişir?

Açıklama

Her fotonun enerjisi hf aynı kalır; maksimum enerji değişmez.

Temel

  1. Kavramı ve düzeneği tanı

Efoton=hf=hc/λE_{foton}=hf=hc/\lambda.

Başlangıç modeli; uzunluklar şematiktir.

Örnek

kolay

Doğrudan uygulama

Foton enerjisi 5 eV, metalin eşik enerjisi 2 eV. Maksimum kinetik enerji kaç eV olur?

Enerji bilançosu

Ekmax = 5 − 2 = 3 eV.

Sonuç

33

Örnek

kolay

Tanımı yorumla

Foton enerjisi 2 eV, eşik enerji 3 eV. Ne olur?

Foton eşik enerjiyi karşılayamaz

bu modelde kopma oluşmaz.

Sonuç

Tek fotonlu modelde elektron kopmaz.

Fotoelektrik olayında Ek,max=hf−W0E_{k,max}=hf-W_0; elektron kopması için eşik enerji aşılmalıdır.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Foton dalga boyu yarıya iniyor. Enerjisi kaç kat olur?

Açıklama

E = hc/λ; dalga boyu yarıya indiğinde foton enerjisi iki katına çıkar.

Orta

  1. Bağıntıyı uygula ve karşılaştır

Eşik üstünde şiddet artışı ideal koşullarda kopan elektron sayısını artırır; maksimum kinetik enerji frekansa bağlıdır.

Bir değişkenin etkisini nitel olarak karşılaştır.

Örnek

orta

Koşulları karşılaştır

Eşik üstünde frekans sabit, şiddet artıyor. Maksimum kinetik enerji nasıl değişir?

Her fotonun enerjisi hf aynı kalır

maksimum enerji değişmez.

Sonuç

Değişmez.

Örnek

orta

İşaret ve yön

Eşik üstünde şiddet artınca doyma akımı nitel olarak nasıl değişir?

Önce verilen koşulları ve istenen niceliği ayır.

Daha çok foton, uygun koşullarda daha çok kopan elektron ve daha büyük doyma akımı demektir.

Sonuç

Artar.

Örnek

orta

Bağıntıyı seç

Foton dalga boyu yarıya iniyor. Enerjisi kaç kat olur?

E = hc/λ

dalga boyu yarıya indiğinde foton enerjisi iki katına çıkar.

Sonuç

22

Eşik altındaki ışığı yalnız daha şiddetli yaparak elektron koparmayı garanti edemezsin.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Sıcak siyah cismin sıcaklığı artırılıyor. Baskın ışınım dalga boyu nitel olarak nasıl değişir?

Açıklama

Sıcaklığın artması ışınımın yüksek frekanslı, kısa dalga boylu bölümünü belirginleştirir.

İleri

  1. Varsayım, sınır ve birleşik yorum

Durma gerilimiyle doyma akımını karıştırma; siyah cisim ışımasının sayısal hesabına girilmez.

İki durumun ilişkisini incele; çizim gerçek ölçekte değildir.

Örnek

zor

Sınır durumu

Ekmax = 4 eV olan elektronları durduracak ters gerilim büyüklüğü kaç V olur?

eVdur = Ekmax

eV cinsinden 4 eV enerjiye 4 V durma gerilimi karşılık gelir.

Sonuç

44

Örnek

zor

Birleşik yorum

Sıcak siyah cismin sıcaklığı artırılıyor. Baskın ışınım dalga boyu nitel olarak nasıl değişir?

Önce verilen koşulları ve istenen niceliği ayır.

Sıcaklığın artması ışınımın yüksek frekanslı, kısa dalga boylu bölümünü belirginleştirir.

Sonuç

Daha kısa dalga boylarına kayar.

Frekansı değiştir: fotonun enerjisi hfhf eşik enerjisini (W0=2,28 eVW_0 = 2{,}28\ \text{eV}) aşınca elektron kopar, artan kısım kinetik enerji olur. Gerilimi eksiye çek: elektronlar yavaşlar, durdurma geriliminde hepsi geri döner ve ampermetre sıfırı gösterir.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Aynı metalde frekans artırılıyor ve eşik üstünde kalınıyor. Durma gerilimi nasıl değişir?

Açıklama

Ekmax artar; daha büyük enerjili elektronları durdurmak için daha büyük ters gerilim gerekir.

Bir fotonun enerjisi yalnızca frekansına bağlıdır: hfhf eşik enerjisini aşmazsa şiddet ne olursa olsun elektron kopmaz. Eşiğin üstünde kinetik enerji frekansla doğrusal artar; ışığın şiddeti yalnızca kopan elektron sayısını, yani akımı belirler.

Yönleri, bileşenleri veya kavramlar arası ilişkiyi ayır.

Özet

Bu konudan aklında kalacaklar

  • Efoton=hf=hc/λE_{foton}=hf=hc/\lambda.

  • Fotoelektrik olayında Ek,max=hf−W0E_{k,max}=hf-W_0; elektron kopması için eşik enerji aşılmalıdır.

  • Eşik üstünde şiddet artışı ideal koşullarda kopan elektron sayısını artırır; maksimum kinetik enerji frekansa bağlıdır.

  • Eşik altındaki ışığı yalnız daha şiddetli yaparak elektron koparmayı garanti edemezsin.

  • Durma gerilimiyle doyma akımını karıştırma; siyah cisim ışımasının sayısal hesabına girilmez.

Kapsam: MEB 2018 Fizik öğretim programı.

Bu sayfadaki özgün sorular ÖSYM sorusu olarak sunulmaz.

Çıkmış Sorular

Sınavda nasıl soruldu?

1 çıkmış soru4 özgün soru

2026 AYTSoru 13

Zor

Eşik enerji 2,5 eV, gelen ışığın dalga boyu 4000 Å ve hc = 12400 eV·Å. Düzenekten akım geçmiyor. I. Foton enerjisi koparmaya yetmiyor. II. Ters bağlı üreteç elektronları durduruyor olabilir. III. Dalga boyu 4100 Å yapılırsa akım başlar. Hangileri doğru olabilir?

ÖSYM kitapçığında gör (s. 42) (yeni sekmede açılır, PDF)

Çözüm

  • Foton enerjisi: E=hcλ=124004000=3,1E = \dfrac{hc}{\lambda} = \dfrac{12400}{4000} = 3{,}1 eV. Bu, eşik enerjisi 2,52{,}5 eV'tan büyüktür; metalden fotoelektron sökülür (I yanlış).
  • Sökülen elektronların en büyük kinetik enerjisi 3,1−2,5=0,63{,}1 - 2{,}5 = 0{,}6 eV'tur. Elektron söküldüğü hâlde akım geçmiyorsa elektronlar karşı levhaya ulaşamıyordur: devrede ters bağlı, en az 0,60{,}6 V'luk gerilim sağlayan bir üreteç bulunabilir (II doğru olabilir).
  • Dalga boyu 41004100 Å yapılırsa E=124004100≈3,02E = \dfrac{12400}{4100} \approx 3{,}02 eV olur; foton enerjisi azalır, en büyük kinetik enerji yaklaşık 0,520{,}52 eV'a düşer. 0,60{,}6 eV'luk elektronları durduran gerilim bunları da durdurur; akım başlamaz (III yanlış).
  • Yalnız II.

Cevap: B

ÖSYM sorusundan uyarlanmıştır: veriler ve seçenekler aynıdır, anlatım bize aittir.

Özgün sorular

Özgün soru1

Kolay

Siyah cisim ışıması ve Planck hipotezi

Foton 7 eV, eşik enerji 3 eV. Ekmax kaç eV olur?

İpucu

Efoton=hf=hc/λE_{foton}=hf=hc/\lambda.

Çözüm

Ekmax = 7 − 3 = 4 eV.

Sonuç: 44

Cevap: B

Özgün soru2

Orta

Foton

Aynı metalde frekans artırılıyor ve eşik üstünde kalınıyor. Durma gerilimi nasıl değişir?

İpucu

Fotoelektrik olayında Ek,max=hf−W0E_{k,max}=hf-W_0; elektron kopması için eşik enerji aşılmalıdır.

Çözüm

Ekmax artar; daha büyük enerjili elektronları durdurmak için daha büyük ters gerilim gerekir.

Sonuç: Büyür.

Cevap: C

Özgün soru3

Orta

Fotoelektrik olay ve Einstein denklemi

Aynı frekansta eşik enerjisi daha büyük metalden çıkan elektronun Ekmax değeri nasıldır?

İpucu

Eşik üstünde şiddet artışı ideal koşullarda kopan elektron sayısını artırır; maksimum kinetik enerji frekansa bağlıdır.

Çözüm

Ekmax = hf − W0; eşik enerji yükselirse elektronun kinetiğine kalan enerji azalır.

Sonuç: Daha küçüktür; eşik aşılmazsa kopma olmaz.

Cevap: D

Özgün soru4

Zor

Eşik enerjisi ve eşik frekansı

Frekans iki katına çıkarsa bir fotonun enerjisi kaç katına çıkar?

İpucu

Efoton=hf=hc/λE_{foton}=hf=hc/\lambda.

Çözüm

E = hf bağıntısı frekansla doğru orantılıdır.

Sonuç: 22

Cevap: E