Fotoelektrik Olayı ve Compton Olayı Yeni Nesile Geçiş Test Çöz

Sorular

1. Işık şiddetleri birbirine eşit olan kırmızı, yeşil ve mor renkli monokromatik ışık demetleri, aynı katot metaline sahip özdeş üç fotosel tüpüne ayrı ayrı düşürülmektedir. Her üç renkte de fotoelektrik akım oluştuğu gözlendiğine göre, elde edilen kesme potansiyelleri ($V_{\text{kırmızı}}, V_{\text{yeşil}}, V_{\text{mor}}$) arasındaki doğru ilişki hangisidir?

   • A) $V_{\text{kırmızı}} > V_{\text{yeşil}} > V_{\text{mor}}$
   • B) $V_{\text{yeşil}} > V_{\text{mor}} > V_{\text{kırmızı}}$
   • C) $V_{\text{mor}} > V_{\text{yeşil}} > V_{\text{kırmızı}}$
   • D) $V_{\text{kırmızı}} = V_{\text{yeşil}} = V_{\text{mor}}$
   • E) $V_{\text{mor}} > V_{\text{kırmızı}} > V_{\text{yeşil}}$

2. Durgun bir elektrona çarpan dalga boyu $\lambda$ olan bir X-ışını fotonu Compton saçılması yapıyor. Saçılma sonrasında saçılan fotonun enerjisi, gelen fotonun enerjisinin $\%75$'i olduğuna göre, saçılan fotonun dalga boyu $\lambda'$ kaç $\lambda$ olur?

   • A) 4/3
   • B) 3/4
   • C) 5/4
   • D) 3/2
   • E) 2

3. Bir fotosel lambanın katoduna ışık şiddeti $I$ olan kaynaktan $f$ frekanslı ışık düşürüldüğünde devre akımı ölçülmektedir. Kesme potansiyeli $V_k$, doygunluk akımı ise $I_{\text{doy}}$'dur. Katot metalinin cinsi değiştirilmeden, ışığın şiddeti 2 katına çıkarılıp frekansı yarıya indirilirse ($f' = f/2 > f_0$), $V_k$ ve $I_{\text{doy}}$ değerleri nasıl değişir?

   • A) $V_k$ artar, $I_{\text{doy}}$ artar
   • B) $V_k$ azalır, $I_{\text{doy}}$ artar
   • C) $V_k$ azalır, $I_{\text{doy}}$ azalır
   • D) $V_k$ değişmez, $I_{\text{doy}}$ artar
   • E) $V_k$ artar, $I_{\text{doy}}$ azalır

4. Compton saçılmasında gelen fotonun momentumu $\vec{P}_1$, saçılan fotonun momentumu $\vec{P}_2$ ve saçılan elektronun momentumu $\vec{P}_e$ 'dir. Durgun elektrona çarpan fotonun momentum büyüklüğü $P$ kadardır. Saçılan fotonun momentum büyüklüğü $P_2 = \frac{P}{2}$ ve saçılma açısı $\theta = 60^\circ$ olduğuna göre, saçılan elektronun momentum büyüklüğü $P_e$ kaç $P$ 'dir? ($\cos 60^\circ = 0{,}5$)

   • A) $\frac{1}{2}$
   • B) $\frac{\sqrt{2}}{2}$
   • C) $\frac{\sqrt{3}}{2}$
   • D) 1
   • E) $\sqrt{3}$

5. Bir fotoelektrik deneyi D.C. üretecine bağlı fotosel tüpte gerçekleştirilmektedir. Üretek fotoselde sökülen elektronları anoda doğru hızlandıracak yönde bağlanmıştır. Üretecin gerilimi sabit tutulup yalnızca anot ile katot arasındaki $d$ mesafesi azaltılırsa, anoda ulaşan fotoelektronların maksimum kinetik enerjisi ve devreden geçen doygunluk akımı nasıl değişir?

   • A) Kinetik enerji artar, doygunluk akımı artar
   • B) Kinetik enerji azalır, doygunluk akımı değişmez
   • C) Kinetik enerji artar, doygunluk akımı değişmez
   • D) Kinetik enerji değişmez, doygunluk akımı değişmez
   • E) Kinetik enerji değişmez, doygunluk akımı artar

6. Bir fotosel katoduna dalga boyu $\lambda$ olan fotonlar gönderildiğinde sökülen elektronların maksimum kinetik enerjisi $E$ olmaktadır. Aynı katoda dalga boyu $\frac{\lambda}{2}$ olan fotonlar gönderildiğinde ise sökülen elektronların maksimum kinetik enerjisi $3E$ olmaktadır. Buna göre, kullanılan katot metalinin bağlanma enerjisi kaç $E$'dir?

   • A) 1
   • B) 1,5
   • C) 2
   • D) 2,5
   • E) 3

7. Klasik fizik dalga teorisi, ışığın maddeden elektron sökmesini ışığın şiddetine ve maruz kalma süresine bağlarken; fotoelektrik ve Compton olayları ışığın foton denilen taneciklerden oluştuğunu göstermiştir. Fotoelektrik ve Compton olaylarının özelliklerini karşılaştıran bir öğrencinin ulaştığı aşağıdaki yargılardan hangisi yanlış bir çıkarımdır?

   • A) Her iki olay da ışığın tanecikli yapısını kanıtlar.
   • B) Her iki olayda da çizgisel momentumun korunumu ilkeleri geçerlidir.
   • C) Fotoelektrik olayı bağlı elektronlarda, Compton olayı serbest elektronlarda belirgindir.
   • D) Fotoelektrik olayında foton soğurulurken, Compton olayında foton saçılır.
   • E) Her iki olayda da gelen foton enerjisinin tamamını aktararak yok olur.

8. Bir Compton saçılması olayında gelen fotonun dalga boyu $\lambda$, saçılan fotonun dalga boyu ise $\lambda'$ dür. Çarpışma sonucunda saçılan fotonun dalga boyundaki değişim $\Delta \lambda = \lambda' - \lambda$ formülü ile hesaplanmaktadır. Fotonun saçılma açısı $\theta$ artırıldığında saçılan fotonun dalga boyu ($\lambda'$) ve saçılan fotonun hızı ($v$) nasıl değişir?

   • A) $\lambda'$ azalır, $v$ azalır
   • B) $\lambda'$ artar, $v$ azalır
   • C) $\lambda'$ artar, $v$ değişmez
   • D) $\lambda'$ değişmez, $v$ değişmez
   • E) $\lambda'$ azalır, $v$ değişmez

9. X, Y ve Z metallerinin eşik dalga boyları sırasıyla $3\lambda$, $2\lambda$ ve $\lambda$ olarak verilmiştir. Bu metallere enerjisi $E$ olan özdeş fotonlar gönderildiğinde X ve Y metallerinden fotoelektron sökülebilirken Z metalinden sökülememektedir. Buna göre gelen fotonların enerjisi $E$, Y metalinin bağlanma enerjisi $W_Y$ cinsinden hangi aralıkta olmalıdır?

   • A) $W_Y < E < 1{,}5 W_Y$
   • B) $0{,}5 W_Y < E < W_Y$
   • C) $E \ge 2 W_Y$
   • D) $W_Y \le E < 2 W_Y$
   • E) $1{,}5 W_Y \le E < 3 W_Y$

10. Compton saçılması deneyinde $E_1$ enerjili ve $P_1$ momentumlu bir foton, durgun haldeki bir serbest elektrona çarparak $E_2$ enerjisi ve $P_2$ momentumu ile saçılmaktadır. Saçılan elektronun kinetik enerjisi $E_e$ ve momentumunun büyüklüğü $P_e$ 'dir. Bu saçılma olayındaki nicelikler arası ilişkiler incelenmektedir.

    • A) Gelen fotonun enerjisi, saçılan fotonun ve saçılan elektronun enerjileri toplamına eşittir.
    • B) Saçılan fotonun hızı, gelen fotonun hızından daha küçüktür.
    • C) Saçılan fotonun dalga boyu, gelen fotonun dalga boyundan küçüktür.
    • D) Gelen fotonun momentum büyüklüğü, saçılan foton ve elektronun momentum büyüklükleri toplamına eşittir.
    • E) Saçılan fotonun frekansı, gelen fotonun frekansından büyüktür.

11. Bir araştırmacı, eşik enerjisi $2{,}4\text{ eV}$ olan bir alkali metale enerjisi $6{,}0\text{ eV}$ olan tek renkli fotonlar gönderiyor. Metal yüzeyinden sökülen fotoelektronların kinetik enerjisini sıfırlamak istenmektedir. Buna göre fotohücreye uygulanması gereken kesme potansiyeli kaç volt olmalıdır?

    • A) 2,4
    • B) 3,6
    • C) 6,0
    • D) 8,4
    • E) 14,4

Doğru cevaplar ve adım adım çözümler testi tamamladıktan sonra gösterilir.