Fotoelektrik Olay Hesaplayıcı nedir?
Bu hesaplayıcı, belirli bir frekanstaki ışık bir metal yüzeyine çarptığında yüzeyden sökülen elektronların maksimum kinetik enerjisini bulmak için Einstein'ın fotoelektrik denklemini kullanır. Enerjisi \(hf\) olan bir foton metale çarptığında, bu enerjinin bir bölümü (iş fonksiyonu \(\varphi\)) elektronu serbest bırakmak için harcanır; geri kalan kısım ise elektronun kinetik enerjisine dönüşür.
Nasıl kullanılır?
Gelen ışığın frekansını hertz cinsinden girin (1.0e15 gibi bilimsel gösterim de kabul edilir) ve metalin iş fonksiyonunu elektronvolt (eV) olarak yazın. Araç; maksimum kinetik enerjiyi hem eV hem joule cinsinden, foton enerjisini ve altında hiçbir elektronun yayılmadığı eşik frekansını verir.
Formülün açıklaması
Temel denklem şu şekildedir:
$$KE_{\text{maks}} = \frac{h \cdot \text{Frequency (Hz)}}{e} - \text{Work function }\varphi\text{ (eV)}$$Burada \(h = 6{,}62607015 \times 10^{-34}\ \text{J}\cdot\text{s}\) Planck sabiti, \(f\) ışığın frekansı ve \(\varphi\) iş fonksiyonudur. eV cinsinden çalışmak için joule olarak hesaplanan foton enerjisi, temel yük olan \(1{,}602176634 \times 10^{-19}\ \text{J/eV}\) değerine bölünür. Eşik frekansı ise \(KE_{\text{maks}}\) değeri sıfıra eşitlenerek bulunur: \(f_0 = \varphi / h\).
Çözümlü örnek
\(f = 1{,}0 \times 10^{15}\ \text{Hz}\) frekanslı ışığın, \(\varphi = 2{,}3\ \text{eV}\) iş fonksiyonuna sahip bir metale çarptığını düşünelim: foton enerjisi \(= hf = 6{,}62607015 \times 10^{-19}\ \text{J} \approx 4{,}136\ \text{eV}\). Buna göre $$KE_{\text{maks}} = 4{,}136 - 2{,}3 \approx 1{,}836\ \text{eV}$$ olur. Eşik frekansı ise $$f_0 = \frac{2{,}3 \times 1{,}602176634 \times 10^{-19}}{6{,}62607015 \times 10^{-34}} \approx 5{,}56 \times 10^{14}\ \text{Hz}$$'tir.
Sıkça Sorulan Sorular
\(KE_{\text{maks}}\) negatif çıkarsa ne anlama gelir? Negatif bir değer, foton enerjisinin iş fonksiyonundan düşük olduğunu, dolayısıyla hiçbir elektronun yayılmadığını gösterir.
Işığın şiddeti etkili midir? Kinetik enerji için değil — yalnızca frekans belirleyicidir. Daha yüksek şiddet daha fazla elektron söker, ancak elektronların enerjisini artırmaz.
Eşik frekansı nedir? Bir elektronu sökebilecek en düşük frekanstır; bu değerin altındaki ışık, şiddeti ne olursa olsun fotoelektron üretmez.
