FOTOELEKTRIK DEVRE VE FOTOELEKTRIK AKIMI

 Havası alınmış tüp içerisine alkali metal anat ve katot levhaları şekildeki gibi yerleştirilen düzenek, üzerine düşen ışık enerjisini elektrik enerjisine dönüştürür. Bu düzeneğe fotosel adı verilmiştir. 

Devre akımı fotosele gelen foton sayısına bağlı olarak değişir. 

Devre akımı artırmak için;

• Işık şiddetini artırma
• Katot yüzeyini büyütme
• Anot yüzeyini büyütme
• Anot ve katot arasındaki mesafeyi azaltma

yapılabilir.

Fotoelektrik devreye üreteç bağlama

• Üreteç ile fotosel düz bağlandığında;

Üretecin gerilimi artırılarak katottan kopan elektronların tümünün anota ulaşması sağlanır. Fotoelektronların tümünün anota ulaşmasını sağlayan gerilim değerine doyma gerilimi (Vd) denir.

Doyma gerilimi değerinde fotoelektrik akımı maksimum değerine ulaşır, bundan sonra üretecin gerilimi artırılsa dahi akımın değeri değişmez. Üretecin geriliminin artmasıyla fotoelektronların kinetik enerjisi artar.

• Üreteç ile fotosel ters bağlandığında;

Üreteç fotosel ile ters bağlandığında metal yüzeyden koparılan elektronlar, elektrik alan nedeniyle yavaşlar. 

Bu yavaşlama sonucunda elektronların tümü anota ulaşamaz ve devrede oluşan fotoelektrik akım azalır. Üretecin geriliminin artırılmasıyla elektronların tümünün anota ulaşması engellenir ve fotoelektrik akım sıfırlanır. Fotoelektrik akımı sıfır yapan gerilim değerine kesme gerilimi (Vk) denir. 

Efoton = Eo + EK 

EK = e. VKesme

Kesme geriliminin değerini artırmak için;

• Gelen ışığın frekansını artırma
• Gelen ışığın dalga boyunu azaltma
• Katottaki metalin eşik enerjisini azaltma

yapılabilir.

Compton Olayı 

Arthur Holly Compton fotonların enerji ve momentum taşıdığı fikrini öne sürmüştür. Bu fikirden yola çıkarak compton saçılması deneyini gerçekleştirmiştir. Deneyde, X ışınının fotonunun karbon atomunun serbest elektronunun çarpıştırılması sonucu serbest elektron ile fotonunun saçılması incelenir. 

Compton Olayı Sonuçları

• Fotonun kaybettiği enerji, elektronunun kazandığı enerjiye eşit olur.

Toplam enerji korunur.

• Çarpışma öncesi gönderilen fotonun momentumu, çarpışma sonrası saçılan fotonun momentumu ile saçılan elektronun momentumunun vektörel toplamına eşittir.

 Momentum korunur.

• Saçılma sonrası fotonun enerjisi azaldığı için fotonun frekansı da azalır.
• Saçılma sonrası fotonun frekansı azalacağı için fotonun dalgaboyu artar.
• Çarpışma öncesi gönderilen fotonun hızı, çarpışma sonrası saçılan fotonun hızına eşittir.

Compton Olayında fotonun dalga boyundaki değişim      

λS- λG = h. (1- cos α)/ me.c      bağıntısı yardımı ile hesaplanır. 

Buradaki h/ me.c   Compton sabitidir, değeri 0, 024 Å dur. 

Compton olayı ışığın sadece tanecik özelliği ile açıklanabilir.

de Broglie Dalga Boyu 

Louis de Broglie elektronların ışık gibi hem dalga ve hem  parçacık özelliğini gösterebileceği fikrini savunmuştur. Broglie’ye göre hareket halindeki elektronlara madde dalgası adı verilen bir dalga eşlik eder. Momentumu P olan bir parçacığın Broglie dalga boyu