Fotoelektrik
- Bir kapının otomatik olarak açılması,metrolardaki yürüyen merdivenler,bir film üzerindeki seslerin okunması; fotoelektrik hücrelerin çalışması ile gerçekleştirilir.Fotoelektrik hücreler oldukça şaşırtıcı fiziksel bir fenomeni açığa çıkarırlar; ışık tarafından bir akımın üretilmesi. Fotoelektrik olay, 1887 yılında Hertz tarafından (TSF’in bulucusu) keşfedilmiştir. Bu kanun; madde ile ışık arasındaki enerji değişimlerinin anlaşılmasına yarar.
- Bir deney yapalım. Bir elektroskop; bir elektrik yükünün varlığını ve önemini gözlemlemeye yarar. Dikey olan madeni bir çubuğun üst kısmında bir küre veya bir plaka, alt kısmında çok hafif ve serbest olarak asılı bulunan iki altın yapraktan meydana gelir, çubuk yalıtkan bir tapa aracılığı ile yerle bağlantılıdır ve saydam bir camı bulunan madeni bir kafesin üst kısmına bağlanmıştır. Bu madenî çubuğun dış ucu bir elektrik yüküne maruz kaldığında, altın yapraklar açılır. Şimdide çubuk iyi parlatılmış bir çinko plakasına bağlandığında ve kuvvetli olarak aydınlatıldığında elektroskopun yüklendiği görülür; çinko plakasına çarpan ışık bir elektrik yükü yaratmıştır.
- Hertz‘in bu deneyi önemli sonuçlar doğurmuştur; elektronlardan oluşan bir elektrik yükünde (Maddenin oluşturanları da elektronlardır) ışık maddeden bu elektronları koparır, örneğimizdeki çinko plakasından kopardığı gibi. Metalden bu elektronları koparabilmek için; ışığın bir miktar enerji ihtiva etmesi gerekir. Fotoelektrik olay, bir metaldeki elektronları koparabilecek enerjinin ışık tarafından üretilebileceğini gösterir.
- Oluşan fenomen tamamen dikkate değerdir; belirli bir cisim için elektronların yayımı; ışığın bazı frekans bantlarında geçerlidir; ışıklı kaynağın şiddeti ne olursa olsun, dışarıya atılan elektronların hızı maksimum bir değere ulaşır. Işık sadece bir titreşim olsaydı; yani sadece dalga tabiatına sahip olsaydı, elektronların hızı dalga kaynağının şiddeti ile artıyor olacaktı.
- Bu şaşırtıcı fenomen için Einstein 1905 yılında konuya yeni bir açıklama getirmiştir; Einstein ışık ışını enerjisinin kuant adı verilen ve sürekli olmayan miktarlara ayrıldığını savunmuştur. Bu kuantlar foton adı verilen ışık birimlerinde yerelleşmiştir. Bu fotonlar, ışık hızı ile ve ışımanın önemli bir fiziksel sabit olan Planck sabiti ile çarpımından elde edilen frekansına eşit bir frekansla ilerlerler.
- O halde; ışık kaynağının şiddeti değiştirildiğinde, bu ışık çekirdeklerinin her birinin enerjisinin değiştirilmiş olduğu açığa çıkar. Bu yüzden dışarı atılan elektronlar maksimum bir hıza ulaşırlar. İşte Einstein, izafiyet teorisinden değil de bu çalışmalarından dolayı Nobel ödülüne layık görülmüştür.
- Fotoelektrik olayın bilinmesi ile Broglie, Schördınger, Heisenberg ışığın tabiatı ile ilgili fikirlerini geliştirme imkanı bulmuşlardır.
- Fotoelektrik olaydan, eh tanınanı fotoelektrik hücreler olan sayısız uygulamalar sağlanabilir. Fotoelektrik hücreler görünür ışığa bırakıldıklarında, farkedilebilen bir elektrik akımı oluştururlar. Elektron üreten metal; sezyum, potasyum veya sodyum olabilir. Her durumda, üretilen akım çok zayıftır, fotonlann sayımına ve gözlenmesine yarayan fotomültiplikatörler ile yükseltilebilir.
- Diğer bir fotoelektrik hücre fotopil (güneş pili)dir. Fotopiller fotoğraf makinaları hücrelerinde kullanılabilirler. Bu hücreler, çok daha önemli miktardaki akımı yaratabilirler; özel silahlarda, akümülatör pilleri fotopiller ile tekrar doldurulurlar. Fotoelektrik hücreler, ayrıca otomatik kumanda aletlerinde kullanılırlar.
Şu Sayfamız Çok BeğenildiSon 10 yıl Çıkmış DGS Soruları ve Cevapları