AYT Fizik Fotoelektrik Olay ve Compton Olayı Konu Anlatımı ve Örnek Sorular

Fotoelektrik olay ve Compton saçılması, ışığın parçacık gibi davranabildiğini gösteren modern fiziğin temel deneylerindendir. Bu ünitede ışığın foton adı verilen enerji paketleriyle maddeyle etkileşimi, elektron koparma, enerji ve momentum aktarımı gibi kavramlar incelenir. Planck sabiti, foton enerjisi, eşik frekans ve momentumun korunumu bu konunun temel bileşenleridir. AYT Fizik sınavında genellikle bilgi, yorum ve hesaplama gerektiren özgün sorularla karşımıza çıkar.

Modern fiziğin en önemli deneylerinden olan Fotoelektrik Olay ve Compton Olayı, ışığın parçacık (foton) gibi davranabildiğini ortaya koyarak kuantum kuramının temel taşlarını oluşturur. Klasik dalga anlayışı bu olayları açıklamakta yetersiz kalırken, foton kavramı ve enerji-kuantum ilişkisi bu deneylerle birlikte modern fiziğe kazandırılmıştır. Bu konu AYT Fizik’te sıkça sorulan bilgi ve yorum sorularını içerir.

📌 Konu Anlatımı

🔹 Fotoelektrik Olay

Tanım:
Yeterli enerjili ışık (foton) bir metal yüzeye çarptığında yüzeyden elektron kopmasıdır.

Temel İlkeler:

• Işık enerjisi:

  

• Foton enerjisi metalin bağlanma enerjisinden büyükse elektron kopar.

• Kinetik enerji denklemi:

  ​

  • Ek​: Elektronun maksimum kinetik enerjisi

  • h: Planck sabiti

  • f: Işığın frekansı

  • Eb​: Metalin bağlanma enerjisi

Klasik Fizikle Çelişen Bulgular:

• Işık şiddeti değil, frekansı belirleyicidir.

• Yüksek şiddetli ama düşük frekanslı ışık elektron koparamaz.

• Eşik frekans altında hiçbir ışık fotoelektron çıkaramaz.

🔹 Compton Olayı

Tanım:
Yüksek enerjili bir fotonun bir elektronla çarpışarak yön ve enerjisinin değişmesidir.

Önemi:

• Işık, çarpışma sonucu momentum ve enerji aktarır.

• Işığın parçacık (foton) olarak davranışını doğrular.

• Fotonun momentumunun olması gerektiğini gösterir.

Momentum ifadesi:

​

Compton saçılması sonucunda:

• Fotonun enerjisi azalır (dalga boyu artar).

• Elektron geri teper ve kinetik enerji kazanır.

🎯 Örnek Soru

Soru: Bağlanma enerjisi 2 eV olan bir metal yüzeye 5 eV enerjili foton gönderiliyor. Yüzeyden kopan elektronun maksimum kinetik enerjisi kaç eV olur?

Çözüm:

Fotoelektrik Olay ve Compton Olayı – 10 Soruluk Test

1. Fotoelektrik olayda elektron koparılması için hangi şart gereklidir?
A) Işığın şiddetinin yüksek olması
B) Işığın frekansının eşik frekanstan büyük olması
C) Metalin sıcak olması
D) Metalin iyonlaşmış olması
E) Fotonun yönünün dik olması

2. Aşağıdakilerden hangisi klasik fizikle açıklanamayan bir durumdur?
A) Elektriksel kuvvet
B) Manyetik alan
C) Fotoelektrik olay
D) Sürtünme kuvveti
E) Kinetik enerji

3. Işığın parçacık yapıda olduğunu ilk gösteren deney aşağıdakilerden hangisidir?
A) Çift yarık deneyi
B) Compton saçılması
C) Elektron mikroskobu
D) Fotoelektrik olay
E) Isı iletim deneyi

4. Fotonun enerjisi nasıl hesaplanır?

5. Bir metalin eşik frekansı 5 × 10¹⁴ Hz’dir. 6 × 10¹⁴ Hz frekanslı bir ışık bu metale gönderilirse ne olur?
A) Elektron kopmaz
B) Elektron kopar ama kinetik enerji sıfır olur
C) Elektron kopar ve kinetik enerjisi olur
D) Metal ışığı tamamen soğurur
E) Metal ışığı geri yansıtır

6. Compton saçılması deneyinde fotonun dalga boyunun artması ne anlama gelir?
A) Fotonun enerjisi artmıştır
B) Fotonun momentumu artmıştır
C) Fotonun enerjisi azalmıştır
D) Elektron durmuştur
E) Enerji korunmamıştır

7. Aşağıdakilerden hangisi Compton olayının sonuçlarından biri değildir?
A) Foton dalga boyu uzar
B) Elektron kinetik enerji kazanır
C) Foton yön değiştirir
D) Enerji korunmaz
E) Momentum korunur

8. Planck sabiti aşağıdakilerden hangisinin hesaplanmasında kullanılır?
A) Kinetik enerji
B) Potansiyel enerji
C) Foton enerjisi
D) Isı enerjisi
E) Elektrik enerjisi

9. Aşağıdakilerden hangisi fotoelektrik olayda etkili değildir?
A) Işığın frekansı
B) Metalin cinsi
C) Işığın şiddeti
D) Fotonun enerjisi
E) Bağlanma enerjisi

10. Compton saçılması hangi fiziksel yasayı doğrular?
A) Gauss Yasası
B) Kütleçekim Yasası
C) Momentumun korunumu
D) Entropi yasası
E) Sürtünme kuvveti yasası

Cevap Anahtarı

1. B

2. C

3. D

4. C

5. C

6. C

7. D

8. C

9. C

10. C