Modern fizikte fotoelektriğe devam ediyoruz. Görmüş olduğunuz gibi üç tane fotosel devresi çizdim.
Öncelikle 1'inci 2'nci ve 3'üncü fotosellerimiz öncelikle ikinci fotoselimizi inceleyim.
Görmüş olduğunuz sadece katot ve anot yüzeyimiz iletken tel ile bağlanmış ve metal yüzeyimizi katot yüzeyimize foton gönderilmiş durumdadır.
Foton elektronu kopardığında elektron karşı levhaya ulaştığında devrede kendiliğinden bir i0 akımı oluştuğunu ifade etmiştik.
Bu söylediğimizi yazacak olursak gelen ışığın enerjisiyle elektronun bağlanma enerjisini kopartıp aynı zamanda kinetik enerji kazandırarak bu devrede fotoelektrik akımı oluşturuyorduk.
Görmüş olduğunuz gibi bu devre hiç bir potansiyel fark üreteç bağlamadık eğer akım potansiyel grafiğimizi gösterecek olsaydık potansiyelimiz sıfır gösterirken yani hiç bir üreteç bağlamamışken kendiliğinden bir i0 akımı oluştu onu şuraya işaretliyorum analitik düzlemde göstermiş oldum.
Birinci devremize bakacak olursak foton geldi katot yüzeyimize elektronik kopardı elektron karşı levhaya ulaştığında devrede bir akım oluşacak fakat görmüş olduğunuz üreticimiz V potansiyele sahip olsun eksi taraf burası artı burası olacak şekilde bağlanmış.
Yani bu üreticimiz şu an ters bağlı şekilde çünkü elektron karşı levhaya gelmesini kısmen engelleyecek ya da tamamen durdurabilecek.
Örnek ifade etmek gerekirse gelen ışığın enerjisi burada 5 elektron Volt olsun fotonun enerjisi gelen ışığın enerjisi Bağlanma enerjisi 2 elektron volt olursa elektron 3 elektron voltluk kinetik enerji ile karşı levhaya ulaşmak isterken biz üreticimizi eğer 3 elektron volt olarak bağlayacak olursa enerjisine ne yapmış oluruz?
Durdurmuş oluruz ve elektron karşı levha ulaşmaz bu devrede akım ve o halde sıfır olur bu potansiyele ne potansiyeli diyeceğiz o halde?
Durdurma potansiyeli ya da kesme potansiyel olarak ifade edeceğiz.
Grafiğimiz de göstermek istersek bu sefer potansiyelimiz ters bağlı o ters bağlı potansiyeli buraya -Vkesme olarak ifade edeceğiz.
O esnada akım neyi gösteriyordu?
Sıfırdır.
Devam edecek olursak elektronumuz karşı levhaya ulaşmak istedi ve bu sefer de bir üretiç bağladı üreticimizin artı kutbu burası eksik kutbu burası olduğu için elektron karşı levhaya varmak için daha bir enerjik oldu.
Çünkü üreticimiz bu sefer destek çıkıyor.
Burada oluşacak akım eğer maksimum akıma ulaşırsa ki yani kopan elektronların hepsi burada anot yüzeye ulaştığında maksimum akım elde ederiz ve buradaki potansiyelimiz de Vdoyma potansiyel olarak ifade ederiz.
Görmüş olduğunuz gibi doyma potansiyelin de maksimum akıma ulaştığını ifade edecek olursak grafikte işaretleyeceğimiz nokta nasıl olur?
Şu şekilde ifade edebiliriz ve bu noktaları birleştirecek olursak şöyle bir eğri grubu elde edeceğiz bu grafiğe bakacak olursak şöyle düzeltelim şunu şöyle yapalım. Bu grafiğe bakacak olursak nasıl yorumlacağız grafiğin kesme potansiyeli olan kısmında alt kısmında kesme potansiyeli neyi durduruyordu?
Elektronun kinetik enerjisini ortadan kaldırır.
O halde biz bu grafiğe baktığımız da kesme potansiyelini yorumlarken aslında elektronun kinetik enerjisini yorumlayacağız. Grafiğin i0 kısmını yorumlar iken örneğin gelen ışığın enerjisi eşittir Ebağlanma + Ekinetik ifadesini kullanmıştık burada elektronun gelen ışığın enerjisini artırırsak bağlanma enerjisi sabit kalacağı için elektronun kinetik enerjisi artar ve daha kısa sürede karşı levhaya ulaşır. O halde gelen ışığın enerjisiyle i0 doğru orantılıdır diyebiliriz çünkü elektron daha kısa sürede ulaştı.
Katot yüzeyle anot yüzeyi arasındaki mesafeyi d olarak nitelendirecek olursak buradan kopan birçok elektronun hepsi anot yüzeye ulaşmaz ama biz d mesafesini azaltırsak daha fazla elektron yakalarız. Elektron sayımız artarsa akımı nasıl ifade edip bir önceki derslerimizde hatırlayalım. Birim zamanda geçen yük miktarı akımı ifade ediyordu ve yük miktarı artarsa o halde demek ki d ile nasıl orantılı oldu?
Ters orantılı olmuş oldu.
Aynı zamanda anot yüzeyin alanını artıracak olursak anot yüzeyin alanına şöyle x harfi ile ifade etmek istiyorum burada anot yüzeyin alanını.
Yüzeyin alanını arttırırsam daha çok elektron yakalayacağı için yüzey alanıyla da ne olmuş oldu?
Doğru orantılı olmuş oldu.
Grafiğin son kısmı olan maksimum akım noktasını maksimum akım noktasını nasıl yorulacağız?
Maksimum akım noktası demek aslında anot yüzeye ulaşan elektronların sayısı demek. Kopan elektronların hepsi anot yüzeye ulaşırsa maksimum akıma ulaşmış oluruz.
Peki o esnada foton sayımızı artırırsak daha fazla elektron koparmaz mıyız?
O halde maksimum akım aslında kopan elektron sayısıyla karşı levhaya ulaşan elektron sayısı ile orantılı.
O halde ne kadar foton o kadar elektron ne kadar foton o kadar elektron olmuş oldu o halde burada fotonumuz aslında ışık kaynağımız değil mi?
Işık kaynağımızı I harfi ile ifade var yani ışık şiddeti dersek imax'ı değiştiren özelliğimiz ışık şiddeti olarak ifade edebiliriz.
Şunu da söyleyebiliriz noktasal bir ışık kaynağından çıkan ışınlar elektron daha fazla koparacak kopan elektronlar eğer biz yine d ve a şuradaki x ve d yi artıran aslında elektron sayısının anot yüzeye ulaşan elektron sayısını artırabiliriz.
Ama bunlar olasılık biz neyden bahsediyoruz şu an?
Maksimum akımı kesinlikle değiştirecek olan şey nedir Işık şiddetidir yani ikisi doğru orantılıdır.
Siz ışık şiddetinizi artırdığınızda daha fazla elektron kopacaksınız ve maksimum akımınız artacak bunu unutmuyoruz.
Öncelikle 1'inci 2'nci ve 3'üncü fotosellerimiz öncelikle ikinci fotoselimizi inceleyim.
Görmüş olduğunuz sadece katot ve anot yüzeyimiz iletken tel ile bağlanmış ve metal yüzeyimizi katot yüzeyimize foton gönderilmiş durumdadır.
Foton elektronu kopardığında elektron karşı levhaya ulaştığında devrede kendiliğinden bir i0 akımı oluştuğunu ifade etmiştik.
Bu söylediğimizi yazacak olursak gelen ışığın enerjisiyle elektronun bağlanma enerjisini kopartıp aynı zamanda kinetik enerji kazandırarak bu devrede fotoelektrik akımı oluşturuyorduk.
Görmüş olduğunuz gibi bu devre hiç bir potansiyel fark üreteç bağlamadık eğer akım potansiyel grafiğimizi gösterecek olsaydık potansiyelimiz sıfır gösterirken yani hiç bir üreteç bağlamamışken kendiliğinden bir i0 akımı oluştu onu şuraya işaretliyorum analitik düzlemde göstermiş oldum.
Birinci devremize bakacak olursak foton geldi katot yüzeyimize elektronik kopardı elektron karşı levhaya ulaştığında devrede bir akım oluşacak fakat görmüş olduğunuz üreticimiz V potansiyele sahip olsun eksi taraf burası artı burası olacak şekilde bağlanmış.
Yani bu üreticimiz şu an ters bağlı şekilde çünkü elektron karşı levhaya gelmesini kısmen engelleyecek ya da tamamen durdurabilecek.
Örnek ifade etmek gerekirse gelen ışığın enerjisi burada 5 elektron Volt olsun fotonun enerjisi gelen ışığın enerjisi Bağlanma enerjisi 2 elektron volt olursa elektron 3 elektron voltluk kinetik enerji ile karşı levhaya ulaşmak isterken biz üreticimizi eğer 3 elektron volt olarak bağlayacak olursa enerjisine ne yapmış oluruz?
Durdurmuş oluruz ve elektron karşı levha ulaşmaz bu devrede akım ve o halde sıfır olur bu potansiyele ne potansiyeli diyeceğiz o halde?
Durdurma potansiyeli ya da kesme potansiyel olarak ifade edeceğiz.
Grafiğimiz de göstermek istersek bu sefer potansiyelimiz ters bağlı o ters bağlı potansiyeli buraya -Vkesme olarak ifade edeceğiz.
O esnada akım neyi gösteriyordu?
Sıfırdır.
Devam edecek olursak elektronumuz karşı levhaya ulaşmak istedi ve bu sefer de bir üretiç bağladı üreticimizin artı kutbu burası eksik kutbu burası olduğu için elektron karşı levhaya varmak için daha bir enerjik oldu.
Çünkü üreticimiz bu sefer destek çıkıyor.
Burada oluşacak akım eğer maksimum akıma ulaşırsa ki yani kopan elektronların hepsi burada anot yüzeye ulaştığında maksimum akım elde ederiz ve buradaki potansiyelimiz de Vdoyma potansiyel olarak ifade ederiz.
Görmüş olduğunuz gibi doyma potansiyelin de maksimum akıma ulaştığını ifade edecek olursak grafikte işaretleyeceğimiz nokta nasıl olur?
Şu şekilde ifade edebiliriz ve bu noktaları birleştirecek olursak şöyle bir eğri grubu elde edeceğiz bu grafiğe bakacak olursak şöyle düzeltelim şunu şöyle yapalım. Bu grafiğe bakacak olursak nasıl yorumlacağız grafiğin kesme potansiyeli olan kısmında alt kısmında kesme potansiyeli neyi durduruyordu?
Elektronun kinetik enerjisini ortadan kaldırır.
O halde biz bu grafiğe baktığımız da kesme potansiyelini yorumlarken aslında elektronun kinetik enerjisini yorumlayacağız. Grafiğin i0 kısmını yorumlar iken örneğin gelen ışığın enerjisi eşittir Ebağlanma + Ekinetik ifadesini kullanmıştık burada elektronun gelen ışığın enerjisini artırırsak bağlanma enerjisi sabit kalacağı için elektronun kinetik enerjisi artar ve daha kısa sürede karşı levhaya ulaşır. O halde gelen ışığın enerjisiyle i0 doğru orantılıdır diyebiliriz çünkü elektron daha kısa sürede ulaştı.
Katot yüzeyle anot yüzeyi arasındaki mesafeyi d olarak nitelendirecek olursak buradan kopan birçok elektronun hepsi anot yüzeye ulaşmaz ama biz d mesafesini azaltırsak daha fazla elektron yakalarız. Elektron sayımız artarsa akımı nasıl ifade edip bir önceki derslerimizde hatırlayalım. Birim zamanda geçen yük miktarı akımı ifade ediyordu ve yük miktarı artarsa o halde demek ki d ile nasıl orantılı oldu?
Ters orantılı olmuş oldu.
Aynı zamanda anot yüzeyin alanını artıracak olursak anot yüzeyin alanına şöyle x harfi ile ifade etmek istiyorum burada anot yüzeyin alanını.
Yüzeyin alanını arttırırsam daha çok elektron yakalayacağı için yüzey alanıyla da ne olmuş oldu?
Doğru orantılı olmuş oldu.
Grafiğin son kısmı olan maksimum akım noktasını maksimum akım noktasını nasıl yorulacağız?
Maksimum akım noktası demek aslında anot yüzeye ulaşan elektronların sayısı demek. Kopan elektronların hepsi anot yüzeye ulaşırsa maksimum akıma ulaşmış oluruz.
Peki o esnada foton sayımızı artırırsak daha fazla elektron koparmaz mıyız?
O halde maksimum akım aslında kopan elektron sayısıyla karşı levhaya ulaşan elektron sayısı ile orantılı.
O halde ne kadar foton o kadar elektron ne kadar foton o kadar elektron olmuş oldu o halde burada fotonumuz aslında ışık kaynağımız değil mi?
Işık kaynağımızı I harfi ile ifade var yani ışık şiddeti dersek imax'ı değiştiren özelliğimiz ışık şiddeti olarak ifade edebiliriz.
Şunu da söyleyebiliriz noktasal bir ışık kaynağından çıkan ışınlar elektron daha fazla koparacak kopan elektronlar eğer biz yine d ve a şuradaki x ve d yi artıran aslında elektron sayısının anot yüzeye ulaşan elektron sayısını artırabiliriz.
Ama bunlar olasılık biz neyden bahsediyoruz şu an?
Maksimum akımı kesinlikle değiştirecek olan şey nedir Işık şiddetidir yani ikisi doğru orantılıdır.
Siz ışık şiddetinizi artırdığınızda daha fazla elektron kopacaksınız ve maksimum akımınız artacak bunu unutmuyoruz.
