FOTOELEKTRİK OLAY
Foton yardımı ile metallerden elektron sökülmesi olayına fotoelektrik olay denir.
Elektron kopmasına neden olan ışık taneciklerine de foton
Sökülen elektrona da foto elektron
Bu şekilde elde edilen akıma fotoelektrik akım denir.
Gün ışığı kullanılarak alkali metallerden rahatlıkla elektron sökülebilir. Sodyum, Potasyum, Lityum, Sezyum elementleri elektron verme yatkınlığı yüksek olduğundan genellikleri bu elementler kullanılır.
Fotonun ya hep ya hiç prensibi vardır. Yani yeterli enerjisi varsa atomu uyarır kendisi yok olur, yoksa da esnek çarpışma yaparak enerjisi değişmeden yoluna devam eder.
Fotoelektrik olayında fotonun enerjisi ne olursa olsun bir foton daima bir elektron söker, bir foton birden fazla elektronu asla sökemez.
Fotonun elektron sökmesi için en az elektronun bağlanma enerjisi kadar bir enerjide gelmesi gerekir. Bu durumda elektron sökülür ve serbest halde levha üzerinde kalır.
Foton elektronun bağlanma enerjisinden daha büyük bir enerji ile gelirse bağlanma enerjisinden fazla olan kısmı saçılırken kinetik enerji olarak kullanılır.
Fotonun en dış yörüngedeki elektronu koparması daha kolay iç yörüngedekileri koparması ise daha zordur. Çünkü çekirdeğe yakın olan elektronların bağlanma enerjileri daha büyük uzak olanlarınki ise daha küçüktür.
Fotoelektrik Olayın Uygulamaları
-Sokak lambaları
-Otomatik kapılar
-Işığa duyarlı alarmlar
-Kapı otomatikleri
-Akıllı panjur ve perdeler…
Bir Fotonun Enerjisi
Einstein’in enerji korunum bağıntısı.
Eşik (Bağlanma) Enerjisi Eo
Fotonun elektron koparabilmesi için sahip olması gereken en küçük enerji miktarıdır. Metalin cinsine bağlıdır.
Kinetik Enerji – Frekans Grafikleri
…………………………………………………….
Sökülen elektronların Sayısı
1 foton ancak 1 elektron sökebilir. Buna göre foto elektronların sayısı metale çarpan foton sayısıyla yani ışık akısı ile doğru orantılıdır
- I ; Noktasal ışık kaynağının ışık şiddeti ile doğru orantılıdır.
- d ; Noktasal ışık kaynağının metal levhaya uzaklığı ile ters orantılıdır.
- A ; Metal levhanın yüzeyinin (katot) büyüklüğü ile doğru orantılıdır.
- I ; Işınların, metal levhanın yüzeyinin normali ile yaptığı açının cosünüsü ile doğru orantılıdır.
FOTOSEL LAMBA
a) Dış devrede Üreteç yoksa I0
- Foto elektronların sayısına bağlıdır. (Foton sayısı ve ışık akısına -4 özellik bağlıdır)
- Anot ile katot arasındaki uzaklık ile ters orantılıdır
- Anot levhanın büyüklüğü ile doğru orantılıdır (gelen ışığa engel olmamak şartı ile)
- Katot levhanın büyüklüğü ile doğru orantılıdır (gelen ışığa engel olmamak şartı ile)
- Gelen fotonun enerji frekans veya dalga boyuna
- Kaynağın büyüklüğüne de bağlıdır
Einstein’nin enerji korunum bağıntısı ………………………………………………………………
b) Doğru Gerilim Kaynağının Bağlanması
Foto elektronların sayısını artıracak tüm değişiklikler, akımı artırır. Maximum akımı sadece gelen ışık sayısına bağlıdır
İ max:
- Işığın enerjisinden (frekansı, dalgaboyu)
- Anot-katot arası mesafeden
- Anot levhanın büyüklüğünden etkilenmez
Einstein’nin enerji korunum bağıntısı ………………………………………………….
c) Ters Gerilim Kaynağının Bağlanması
V kesme
- Fotonun enerjisi ile doğru orantılıdır.
- Eşik enerjisi ile ters orantılıdır.
- Akım 0 olduktan sonra ışık kaynağının şiddeti, yüzeyin
büyüklüğü, A-K arası uzaklığın değişiminden etkilenmez.
Einstein’nin enerji korunum bağıntısı hala akım varsa …………………………………………………
akım kesilmiş ise …………………………………………………
Grafiklerin ÖZELLİKLERİ
1) Aynı fotosele gönderilen K,L ışınlarının grafikleri şekildeki gibi ise, Işıkların enerji ve ışık Şiddetleri arasındaki ilişki
. IK > IL
- EK=EL
fK=fL
λK=λL
2) Aynı fotosele gönderilen K,L ışınlarının grafikleri şekildeki gibi ise, Işıkların enerji ve ışık Şiddetleri arasındaki ilişki
- IK = IL
- EK>EL
fK>fL
λK<λL
3) K,L ışınları, alkali metalleri aynı olan farklı fotoselere gönderildiğinde grafikleri şekildeki gibi ise:
- IK = IL
- EK=EL
fK=fL
λK=λL
- K ışığının düştüğü fotoseli A-K arası mesafesi L ninkinden daha kısadır.