Işığın madde ile etkileşiminde bir çok olay gözlemlenebilir. Işığın maddeden foton koparmasına Fotoelektrik olay, ışığın maddeye çarpıp bir miktar enerjisini bıraktıktan sonra yansımasına ise Compton olayı denir. Eğer ışık geldiği gibi (enerji değişimi olmadan) yansıyorsa, buna yansıma olayı denir. Işık-madde ilişkilerinde en çok bilinen olaylar bunlardır.

Bunların yanı sıra, maddenin ısı değişimi olmadan ışık saçmasına luminesans, ısı değişimli ışık saçmaya ‘Kara Cisim ışıması’ denir. Yine ışıkla ilgili çift oluşumu, Raighly ve Thompson saçılımları gibi olaylar da mevcuttur. Ama biz bu yazımızda sadece Fotoelektrik olayı inceleyeceğiz.

Fotoelektrik olay basitçe ışığın maddeden elektron koparma olayıdır. Yani ışık gelir, elektrona çarpar, bütün enerjisini elektrona aktarır, elektron yörüngesinden çıkar ve madde içerisinde başıboş hareket etmeye başlar. Fotoelektrik olay bazı kaynaklarda  fotoemisyon olarak ta geçmektedir.

Fotoelektrik olay
   Heinrich Rudolf Hertz

Bu olay ilk olarak Heinrich Rudolf Hertz tarafından keşfedilmiştir. Olaya ilk başta klasik fizik nazarıyla bakıldığı için tam açıklanamamıştır. Çünkü ilk öngörü kopan elektronların enerjisi, ışığın şiddeti ile orantılı olması yönündeydi. Ancak gözlemler sonucu yayınlanan elektronun enerjisi, ışığın şiddeti ile orantılı olması yönündeydi. Ancak gözlemler sonucu yayınlanan elektronun enerjisi ışık şiddetinden bağımsızdı. Bu tutarsızlık 1905 yılında Albert Einstein tarafından açıklanana kadar devam etti.

Einstein’a göre ışık foton parçacıkları tarafından yayılıyordu. Artan ışık şiddeti kaynaktan yayınlanan foton sayısını arttıracaktı. Ama elektrona çarpan foton sayısı belli idi. Çarpışma sonrası elektron enerjisi gelen fotonun enerjisi ile orantılıdır. Gelen fotonun enerjisi elektronu atomdan koparmak ve koptuktan sonraki kinetik enerjisine denk gelmektedir. Aşağıdaki denklem bunu açıklamaktadır.

Fotoelektrik olay

Burada φ‘ye maddenin iş fonksyonu denir ve maddeden maddeye değişen bir sabittir.

Bu olayın tersi de mevcuttur. Belli bir kinetik enerjiyle gelen elektron madde yüzeyine çarptığında bir elektromanyetik dalga meydana getirir.

Yayınlanan dalganın enerjisi çarpan elektronun kinetik enerjisiyle doğru orantılıdır.

Fotoelektrik Olayın Kullanım Alanları

Fotoelektrik olayın kullanım alanlarına değinecek olursak; fotodiyotlar ve fototransistörlerde şu fotoelektrik mantığı mevcuttur: Gelen foton valans bandındaki elektronları hareketlendirerek elektrik akımı meydana getirir. Ayrıca fotoelektrik olayı görüntü sensörlerinde de gözlemleyebiliriz. Görüntü sensörleri fotoğraf makinelerinde ve televizyonlarda kullanılır.

1 YORUM

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here

*İstenmeyen bir hata oluştu.