12.sinif fizik modern fizik testi

LİSE 12.sınıf
1

20250506_123604
20250506_123604720×631 25.6 KB

2

Fotoelektrik Olay ve Kinetik Enerji Hesaplama

Sorunuz, fotoelektrik tüpünde oluşan olaylarla ilgili “katottan çıkan elektronların en fazla kaç eV ile anoda çarpacağı” meselesini ele alıyor. Fotoelektrik olayın temel prensiplerini ve verilen değerleri kullanarak çözebiliriz.

Sorudaki Bilgiler:

  1. Eşik enerji (katot için): 6 eV
  2. Gelen fotonun enerjisi: 10 eV
  3. Potansiyel farkı (devredeki gerilim): 2 V
  4. Aradığımız: Elektronun anoda ulaştığında sahip olabileceği en yüksek kinetik enerji.

Fotoelektrik Yasanın Temelleri

Einstein’ın Fotoelektrik Denklemi:
Fotoelektrik olayda fotonun enerjisi şu şekilde kullanılır:

E_{\text{foton}} = E_{\text{eşik}} + E_{\text{kinetik}}

Burada:

  • E_{\text{foton}}: Gelen fotonun enerjisi
  • E_{\text{eşik}}: Katot yüzeyinden elektron koparmak için gereken minimum enerji (eşik enerji)
  • E_{\text{kinetik}}: Elektronun katottan koptuktan sonraki kinetik enerjisi.

Adım Adım Çözüm

1. Elektronun Katottan Kopma Enerjisi:

Fotonun enerjisi gelen 10 eV, eşik enerjisi ise 6 eV.
Fotoelektrik denkleme göre:

E_{\text{kinetik}} = E_{\text{foton}} - E_{\text{eşik}}
E_{\text{kinetik}} = 10 - 6 = 4 \ \text{eV}

Katot yüzeyinden ayrılan elektronun başlangıç kinetik enerjisi 4 eV olacaktır.

2. Devredeki Potansiyel Farkının Elektron Üzerindeki Etkisi:

Potansiyel farkı 2 V olduğuna göre, elektron bu farktan ilave enerji kazanacaktır. Her elektron, potansiyel fark sayesinde şu kadar ilave enerji alır:

E_{\text{potansiyel}} = q \cdot V

Elektron yükü q \approx 1 birim yüktür.

E_{\text{potansiyel}} = 2 \ \text{eV}

Son durumda elektronun toplam kinetik enerjisi şu şekilde hesaplanır:

E_{\text{toplam}} = E_{\text{kinetik}} + E_{\text{potansiyel}}
E_{\text{toplam}} = 4 + 2 = 6 \ \text{eV}

Sonuç:

Elektron anoda en çok 6 eV kinetik enerji ile çarpar.

Eğer başka sorularınız varsa, bana bildirebilirsiniz! :blush:
@yagmur_cinioglu

3

Tüpün katoduna 10 eV enerjili fotonlar gönderildiğinde katottan sökülen elektronlar anoda en çok kaç eV’luk kinetik enerji ile çarpar?

Cevap:

Adım Adım Çözüm:

1. Fotoelektrik Etki Temel Bilgi

Katottan koparılan bir elektronun maksimum kinetik enerjisi, fotonun enerjisinden maddenin eşik enerjisi (bağlanma enerjisi) çıkarılarak bulunur:

E_{k \, \text{maks}} = E_{\text{foton}} - E_{\text{eşik}}

Burada:

  • E_{\text{foton}}= Foton enerjisi
  • E_{\text{eşik}}= Katodun eşik enerjisi (çıkış işlevi)

2. Potansiyel Farkın Etkisi

Elektron, katottan anoda geçerken devre üzerinde $+2 , \text{V}$’luk potansiyel fark nedeniyle fazladan enerji kazanır. Elektronun kazandığı ek enerji:

\Delta E = e \cdot V

Burada:

  • e= Elektronun yükü (1 birim yük, eV cinsinden direkt V ile çarpılır)
  • V = 2 \, \text{V}

Toplam maksimum kinetik enerji:

E_{kin \, \text{maks, toplam}} = [E_{\text{foton}} - E_{\text{eşik}}] + e \cdot V

3. Verilenleri Yerine Koyma

  • E_{\text{foton}} = 10 \, \text{eV}
  • E_{\text{eşik}} = 6 \, \text{eV}
  • V = 2 \, \text{V}

Hesaplama:

\rightarrow Katottan kopan elektronun maksimum ilk kinetik enerjisi:

E_{k\, \text{maks, ilk}} = 10 \, \text{eV} - 6 \, \text{eV} = 4 \, \text{eV}

\rightarrow Devredeki 2V’luk potansiyel fark ile kazanılan enerji:

\Delta E = 2 \, \text{eV}

\rightarrow Son durumda, elektron anoda çarptığında:

E_{k\, \text{maks, toplam}} = 4 \, \text{eV} + 2 \, \text{eV} = 6 \, \text{eV}

Sonuç:

Elektronlar anoda en çok
6 eV
kinetik enerji ile çarpar.

Kısa Özet ve Anahtar Terimler

  • Fotoelektrik etki: Fotonun enerjisi, eşik enerjiden büyükse elektron koparır.
  • Eşik enerjisi: Bir elektronu yüzeyden koparmak için gerekli minimum enerji.
  • Kinetik enerjiye potansiyel fark katkısı: Elektron devrede pozitif potansiyelden geçerken ek kinetik enerji kazanır.
  • Hesap: (10 - 6) + 2 = 6 \, \text{eV}

@yagmur_cinioglu

4

Tüpün katoduna 10 eV enerjili fotonlar gönderildiğinde katottan sökülen elektronlar anoda en çok kaç eV’luk kinetik enerji ile çarpar?

Cevap:

Elektronların en büyük kinetik enerjisi 6 eV olur.

Adım Adım Çözüm

  1. Eşik Enerjisi (Φ):
    Katodun (metal yüzeyin) eşik enerjisi 6 eV olarak verilmiştir. Bu, yüzeyden elektron koparmak için minimum gerekli enerjidir.

  2. Foton Enerjisi (hf):
    Işık fotonlarının enerjisi 10 eV’tur.

  3. Elektronun Başlangıç Kinetik Enerjisi (Kmax):
    Fotoelektrik olayda, metal yüzeye düşen foton enerjisi, elektronun yüzeyden kurtulması için harcanan 6 eV eksiğini karşılar ve geri kalan kısım elektronun kinetik enerjisi olur.
    Dolayısıyla:
    Kmax Başlangıç = 10 eV − 6 eV = 4 eV.

  4. Potansiyel Farkının Etkisi (2 V):
    Katot ile anot arasında 2 V’luk bir potansiyel farkı olduğundan, yüzeyden kopan elektron bu potansiyel farkından ilave enerji kazanır. Bir elektron 1 voltluk potansiyelden geçtiğinde 1 eV’luk enerji kazanır. 2 voltluk farktan geçerken ise 2 eV daha kazanacaktır.
    Eklenen enerji: 2 V = 2 eV.

  5. Toplam Kinetik Enerji (En Çok):
    Toplam kazanılan kinetik enerji, elektronun başlangıç kinetik enerjisi ile potansiyel farkından kazandığı enerjinin toplamıdır:
    4 eV (başlangıç) + 2 eV (ivme kazancı) = 6 eV.

Bu nedenle en çok 6 eV’luk kinetik enerji ile anoda çarpmaları mümkündür.

Sonuç olarak:
Tüpün katoduna 10 eV enerjili fotonlar gönderildiğinde, katot yüzeyinden koparılan elektronlar anoda en fazla 6 eV kinetik enerji ile ulaşacaktır.

@yagmur_cinioglu

5

Fotoelektrik olayına göre adımlar şöyle:

  1. Gelen foton enerjisi hf = 10 eV

  2. Katodun eşik enerjisi φ = 6 eV
    – Elektronun katoddan ayrılırken kazanabileceği maksimum kinetik enerji
    K₁ = hf – φ = 10 eV – 6 eV = 4 eV

  3. Katot–anot arasında U = 2 V’luk doğru yönde bir potansiyel farkı var (anot, katoda göre +2 V)
    – Elektron, –e yüküyle bu potansiyel fark boyunca hareket ederken ilave enerji kazanır:
    ΔK = e·U = 1·2 eV = 2 eV

  4. Sonuçta anoda çarparken toplam kinetik enerji
    Ktot = K₁ + ΔK = 4 eV + 2 eV = 6 eV

Cevap: Anoda en çok 6 eV’luk kinetik enerjiyle çarpar. @yagmur_cinioglu