Maksimum Kinetik Enerji Frekans Grafiği, Nedir? Neye Bağlıdır?

Fotoelektronların maksimum kinetik enerjileri nasıl ölçülür, neye bağlıdır? Maksimum Kinetik Enerji Frekans Grafiği konu anlatımı

Maksimum Kinetik Enerji Frekansı

Maksimum kinetik enerji frekansı, bir ışık kaynağından yansıyan veya geçen ışığın dalga boyu veya frekansının, bir yüzeyden elektron koparma enerjisiyle ilişkili olduğu fotoelektrik etkisi denilen bir olguya bağlıdır.

Bu olgu, metal yüzeylere düşen fotonların, metalin yüzeyindeki elektronların bazılarını kopararak fotoelektronlar oluşturmasıyla açıklanır. Fotoelektronlar, metal yüzeyinden ayrılır ve çevredeki bir elektrik alan tarafından hızlandırılır. Bu hızlanma sonucunda, fotoelektronlar kinetik enerji kazanır ve bir detektör tarafından ölçülebilirler.

Maksimum kinetik enerji frekansı, metal yüzeyindeki elektronların çıkarma enerjisine eşit olan fotonların frekansıdır. Bu frekans, metalin özelliklerine ve ışığın özelliklerine bağlıdır. Fotonun enerjisi, Planck sabiti ile frekansının çarpımına eşittir. Bu nedenle, eğer fotonun enerjisi metalin çıkarma enerjisinden büyükse, fotoelektronlar üretilebilir ve fotonun enerjisi, fotoelektronların kinetik enerjisine dönüşür. Eğer fotonun enerjisi metalin çıkarma enerjisinden küçükse, fotoelektronlar üretilemez.

Maksimum kinetik enerji frekansı, fotoelektrik etkisi denilen bir olgunun çalışmasına dayanır ve bu etki, Albert Einstein tarafından 1905 yılında keşfedilmiştir. Bu etki, fotonların dalga-partiçe ikili doğası ve elektronların dalga-partiçe ikili doğası gibi, kuantum fiziğinin temel prensiplerinden birini oluşturur.

Maksimum Kinetik Enerji-Frekans Grafiği

fotoelektrik-sekil-4-15

Kesme potansiyel farkı yardımıyla farklı renkte ışıklar kullanarak fotosel yüzeyden çıkan fotoelektronlarm maksimum kinetik enerjileri ölçülür. Einstein’in fotoelektrik denkleminden

$\displaystyle h\nu ={{E}_{b}}+{{E}_{k}}$
$\displaystyle {{E}_{k}}=h\nu -{{E}_{b}}$

olur. Maksimum kinetik enerji frekans grafiği de doğru şeklinde olur. (Şekil: 4-15)

Burada;

$\displaystyle {{\nu }_{0}}$ : Eşik frekansı

$\displaystyle {{E}_{b}}$ : Elektronların metale bağlanma enerjisi

Grafikte $\displaystyle {{E}_{b}}=h{{\nu }_{0}}$ olduğundan doğrunun eğimi,

$\displaystyle \tan \alpha =\frac{{{E}_{b}}}{{{\nu }_{0}}}=h$

Planck sabitini verir. Bu eğim bütün metallerle yapılan fotoelektrik deneylerde sabit kalacaktır.

Bazı metallerle yapılan fotoelektrik deneylerde sökülen elektronların maksimum kinetik enerjilerinin frekansa bağlı değişim grafiği Şekil: 4-16 daki gibidir.

fotoelektrik-sekil-4-16