Fotoelektrik Olay Nedir, Nerelerde Kullanılır?

1
7792

Fotoelektrik olay denen fenomeni inceleyeceğimiz bu yazıda, fotoelektriğin tam olarak ne olduğunu ve nerelerde kullanıldığına bakacağız. Ayrıca diğer benzer olayları inceleyip fotoelektrik ile karşılaştıracağız.

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. Bu temel etkileşimler, ışık ve madde arasındaki karmaşık ilişkinin anlaşılmasına ışık tutar.

Bunların yanı sıra, maddenin ısı değişimi olmadan ışık saçmasına Luminesans, ısı değişimli ışık saçmaya Kara Cisim Işıması denir. Yine yüksek enerjili bir fotonun (ışık parçacığı) çekirdek yakınından geçerken bir elektron ve bir pozitrona dönüşme olayına çift oluşumu denir.

İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR:  Çift Oluşumu Nedir? Tutarsız Yönleri Var Mıdır?

Diğer önemli olaylar arasında, Radyo ve Mikrodalga aralığında görülen Raighly saçılması ve yüksek enerjili parçacıklarla görülen Thomson saçılması bulunur. Ancak, bu yazıda odaklanacağımız fenomen, ışığın maddeyle etkileşiminde en öne çıkan ve modern fiziğin temel taşlarından biri olan Fotoelektrik olaydır.

Fotoelektrik Olayın Tarihi

Fotoelektrik olay nedir sorusunun cevabı basitçe ışığın maddeden elektron koparma olayıdır. Yani ışık gelir, elektrona çarpar, bütün enerjisini elektrona aktarır. Şarj olan elektron yörüngesinden çıkar ve madde içerisinde başıboş hareket etmeye başlar. Daha çok metal yüzde meydana gelen olay kopan elektronların akım oluşturmasını sağlar. Fotoelektrik etki bazı kaynaklarda  fotoemisyon olarak ta tanımlanmaktadır.

fotoelektrik olay Hertz
        Heinrich Rudolf Hertz

Bu olay ilk olarak 1887 yılında Heinrich Rudolf Hertz keşfetti. Olaya ilk başta klasik fizik nazarıyla bakıldığı için tam bir açıklama getirilemedi. Çünkü ilk öngörü kopan elektronların enerjisi, ışığın şiddeti ile orantılı olması yönündeydi. Ancak gözlemler sonucu yayınlanan elektronun enerjisi ışık şiddetinden bağımsızdı. 1900 yılında ise Alman fizikçi Philipp Lenard bazı gazların üzerine ultraviyole ışık düştüğünde gazların iyonize olduğu sırada pozitif yüklü iyonların fazla olduğunu gözlemledi. Bu da Hertz’in gözlemleriyle uyumlu olmasına rağmen klasik fiziğin ışığın dalga olduğu kabulüyle çelişiyordu. Bu tutarsızlık 1905 yılında Albert Einstein tarafından açıklama getirilene kadar gizemini sürdürdü.

Einstein’a göre ışık foton adı verilen parçacıklar tarafından yayılmaktadır. 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 formülü
Fotoelektrik olay formülü

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

Her ne kadar Albert Einstein görelilik kuramları ile meşhur olsa da 1921 yılında fotoelektrik etki ile ilgili yaptığı çalışmalar sonucunda Nobel fizik ödülüne layık görülmüştür.

Fotoelektrik etki aynı şekilde ters etkileşime de sahiptir. Yani belli bir kinetik enerjiyle gelen elektron madde yüzeyine çarptığında bir elektromanyetik dalga meydana getirir. Yayınlanan dalganın enerjisi çarpan elektronun kinetik enerjisiyle doğru orantılıdır.

İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR:  Magnus Etkisi Nedir? Top Nasıl Falso Alır? [2024 Dosya]

Fotoelektrik Olay Kullanım Alanları

Fotoelektrik olayın pratik kullanım alanları oldukça geniştir. Örneğin, fotodiyotlar ve fototransistörler, ışığın elektrik sinyaline dönüştürülmesinde kullanılan temel bileşenlerdir. Fotoelektrik sensörler, otomatik ışık anahtarlarından güneş panellerine kadar birçok alanda kullanılır. Ayrıca, fotoelektrik olayın görüntü sensörlerinde de önemli bir rolü vardır. Görüntü sensörleri, dijital kameraların ve görüntü işleme sistemlerinin temelini oluşturur.

Sonuç olarak, fotoelektrik olay, ışık ve madde arasındaki önemli bir etkileşimdir ve birçok modern teknolojinin temelini oluşturur. Albert Einstein’ın bu fenomeni açıklaması, kuantum mekaniği alanında büyük bir ilerleme sağladı. Bununla beraber fotoelektrik etkisi, günümüzde birçok uygulama alanında kullanılmaktadır.

SIKÇA SORULAN SORULAR

Fotoelektrik olayı kısaca neyi ifade eder?

Bu olay kısaca ışık parçacığı fotonların metal yüzeylerden elektron kopararak kinetik enerji kazanmalarını ifade eder.

Fotoelektrik etki ilk olarak kim tarafından keşfedildi?

Bu fenomen ilk olarak 1887 yılında Alman fizikçi Heinrich Rudolf Hertz tarafından bulunmuştur. Ayrıca radyo dalgaları üzerinde de çalışan bilim adamını ismi daha sonra dalga frekansı birimine verilmiştir.

Fotoelektrik olayın fiziği ilk kim tarafından açıklandı?

20. yüzyılın başlarında yaptığı çalışmalar sonucunda Albert Einstein fotoelektrik etki fenomenine mantıklı bir açıklama getirmiştir. Ayrıca bu çalışması 1921 yılında Nobel ödülü kazanmasına sebep oldu.

Fotoelektrik olayın günlük hayatta kullanım alanları kısaca nelerdir?

Fotoelektrik etkisi, fotodiyot ve fototransistör gibi elektronik devre elemanlarının temelini oluşturur. Ayrıca cisimden yansımalı sensör ve fotoelektrik hız sensörü gibi ilgili cihazların sensörlerinde kullanılır.

fotoelektrik etki
Fotoelektrik etkisi

1 Yorum

Yorum Yap

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz