12. Sınıf Fizik · Modern Fizik

Fotoelektrik Olayı

foton
eşik enerjisi
eşik frekansı
kesme gerilimi
fotoelektron
elektronvolt
fotosel

Fotoelektrik olayı nedir ve Einstein nasıl açıkladı?

Fotoelektrik olayı, yeterli enerjili ışık bir metal yüzeye düştüğünde metalden elektron sökülmesidir. Einstein bu olayı ışığın foton denen enerji paketlerinden oluştuğunu kabul ederek açıkladı; bu açıklama ışığın tanecik doğasının temel kanıtlarından biridir. Foton kütlesiz, yüksüz ve ışık hızıyla giden bir enerji paketidir; enerjisi E = h · f'dir. Elektron sökmek için gereken en küçük enerjiye eşik enerjisi denir; frekans eşik frekansından küçükse ışık ne kadar şiddetli olursa olsun elektron sökülmez. Einstein'ın denklemine göre foton enerjisi, eşik enerjisi ile en büyük kinetik enerjinin toplamıdır; örneğin eşik enerjisi 6 eV olan metale 12 eV'luk foton düşerse kinetik enerji 6 eV olur. Işık şiddeti fotoelektron sayısını, frekans ise en büyük kinetik enerjiyi belirler. Otomatik kapılar ve güneş pilleri fotoelektrik olayından yararlanır.

Fotoelektrik Olayı: konu anlatımı ve özeti

Foton: kütlesiz, yüksüz, ışık hızıyla giden enerji paketidir. Enerjisi E = h · f = h · c / λ. Küçük enerjiler için birim olarak elektronvolt kullanılır: 1 eV = 1,6 · 10⁻¹⁹ J.
Elektron sökmek için gereken en küçük enerjiye eşik enerjisi (bağlanma enerjisi, E₀ = h · f₀) denir. f < f₀ ise ışık ne kadar şiddetli olursa olsun elektron sökülmez.
Einstein'ın fotoelektrik denklemi: E_foton = E₀ + Ek(max). Örnek: eşik enerjisi 6 eV olan metale 12 eV'luk foton düşerse Ek = 12 − 6 = 6 eV olur.
Ek – f grafiği bir doğrudur; eğimi bütün metaller için Planck sabiti h'dir, frekans eksenini kestiği nokta eşik frekansıdır.
Fotoelektronların en büyük kinetik enerjisi–frekans grafiği: iki metalin doğruları paraleldir (eğim = h); doğrunun frekans eksenini kestiği nokta eşik frekansı f₀
Işık şiddeti artınca sökülen elektron sayısı ve fotoelektrik akım artar, ama elektronların en büyük kinetik enerjisi değişmez; bu enerjiyi frekans belirler.
Fotoselde üreteç ters bağlanırsa akımı sıfırlayan gerilime kesme (durdurma) gerilimi denir: e · Vk = Ek(max). Frekans artarsa kesme gerilimi artar.
Uygulamalar: otomatik kapılar ve musluklar, sokak lambalarını yakan ışık sensörleri, güneş pilleri, güvenlik sistemleri.

Unutma: Işık şiddeti fotoelektron sayısını, ışığın frekansı ise fotoelektronların en büyük kinetik enerjisini belirler; bu ikisini karıştırmak sık yapılan bir sınav hatasıdır.

Bu özet yapay zekâ ile kitabın ilgili sayfalarından hazırlandı; hata içerebilir. Asıl kaynak MEB ders kitabıdır. İçerikler nasıl hazırlanıyor? · Son güncelleme: 3 Kasım 2026

Önce temeli pekiştir

Fotoelektrik sorularını bir enerji hesabı gibi düşün: Fotonun getirdiği enerji, önce elektronu metalden koparmaya harcanır, artanı elektronun kinetik enerjisi olur.

Foton enerjisini bul: E = h · f ya da eV cinsinden E ≈ 1240 / λ(nm).
Eşik enerjisiyle karşılaştır: E < E₀ ise elektron sökülmez, hesap biter.
E > E₀ ise Ek = E − E₀; kesme gerilimi Ek'nin eV cinsinden değerine eşittir.

Örnek: Eşik enerjisi 2,5 eV olan metale 310 nm dalga boylu morötesi ışık düşüyor. Foton enerjisi 1240 / 310 = 4 eV'tur. Ek = 4 − 2,5 = 1,5 eV, kesme gerilimi ise 1,5 V olur.

Günlük hayattan: Asansör kapılarındaki ışık sensörü, ışık demeti kesildiğinde akımın değişmesini algılayarak kapının kapanmasını durdurur.

Sık yapılan hata: "Işık şiddeti artınca kesme gerilimi de artar." Doğrusu: Kesme gerilimi elektronların en büyük kinetik enerjisine bağlıdır ve bunu yalnızca ışığın frekansı belirler; şiddet yalnızca akımı artırır.

Derinleş

Einstein'ın 1921 Nobel Fizik Ödülü'nü görelilik kuramı için değil fotoelektrik olayı açıklaması için aldığını araştır ve bunun nedenlerini tartış. Ardından evindeki ya da okulundaki fotoelektrik olaya dayanan cihazları listele (güneş paneli, ışık sensörlü lamba, otomatik musluk). Okul çatısına güneş paneli kurulması için kısa bir öneri yazısı hazırla: Faydalar, maliyetler ve dikkat edilmesi gerekenler.

Öğrenme çıktıları

Bu konunun soruları MEB öğretim programındaki şu öğrenme çıktılarını ölçer.

FİZ.12.4.2Fotoelektrik etkinin bağlı olduğu koşullar ve foton kavramına ilişkin tümevarımsal akıl yürütebilme
- a) Fotoelektrik etkinin bağlı olduğu değişkenleri gözlemler.
- b) Fotoelektrik etkinin matematiksel modeline ulaşır.
- c) Fotoelektrik etki ve foton kavramı arasındaki ilişkiyi geneller.
FİZ.12.4.3Fotoelektrik etkinin uygulamaları ile ilgili sorgulama yapabilme
- a) Fotoelektrik etkiyi tanımlar.
- c) Fotoelektrik etkinin uygulamaları hakkında bilgi toplar.

Bu konuda neler var?

Foton Kavramı
Farklı Metallerin Maksimum Kinetik Enerji ile Frekans Arasındaki İlişkisi
Fotoelektronların Sahip Olduğu Maksimum Kinetik Enerji, Durdurma Gerilimi ve Metalin Eşik Enerjisi Arasındaki İlişki
Fotoelektrik Olayın Günlük Hayattaki Uygulamaları

Sorular

Soru bankasından bu konunun soruları, kolaydan zora.

Kolaydan Zora: 3 adımda çalış Konu testini çöz

Kolay
1Bir teknoloji fuarında öğrenciler, fotoelektrik olaya dayanan cihazların sergilendiği bir stant hazırlıyor. Rehber öğretmen, stanttaki listeye yanlışlıkla bu olaya dayanmayan bir cihazın da eklendiğini söylüyor. Aşağıdakilerden hangisi fotoelektrik olaya dayanan bir uygulama değildir?
- A) Işık sensörlü otomatik kapılar
- B) Güneş pilleri
- C) Akşam kendiliğinden yanan sokak lambaları
- D) Mikrodalga fırınla yemek ısıtma
- E) Dijital fotoğraf makinesi algılayıcıları
Cevabı göster
Doğru cevap: D) Mikrodalga fırınla yemek ısıtma
Mikrodalga fırın, mikrodalgalarla yiyecekteki su moleküllerini titreştirerek ısı üretir; ışıkla elektron sökülmesine dayanmaz. Güneş pilleri ve fotoğraf makinesi algılayıcıları ise ışığın elektronları serbest bırakmasıyla çalışır; ışık enerjisini elektriğe çevirdikleri için listede doğru yerdedir.
Kolay
2Fizik laboratuvarında Gül, bir fotosel devresinde üretecin kutuplarını ters bağlıyor ve gerilimi yavaş yavaş artırıyor. Fotosele ışık düşmeye devam ettiği hâlde ampermetredeki akım giderek azalıyor ve belirli bir gerilimde sıfıra iniyor. Akımın sıfırlandığı bu gerilime ne ad verilir?
- A) Eşik gerilimi
- B) Doyma gerilimi
- C) Polarma gerilimi
- D) Bağlanma gerilimi
- E) Kesme gerilimi
Cevabı göster
Doğru cevap: E) Kesme gerilimi
Fotoelektrik akımı sıfırlayan ters gerilime kesme (durdurma) gerilimi denir; e · Vk = Ek(max) bağıntısıyla en hızlı elektronların enerjisini verir. "Eşik" sözcüğü metalin eşik frekansı ve eşik enerjisi için kullanılır; bir gerilim adı değildir.
Kolay
3Bir güneş paneli kataloğunda, panelde kullanılan silisyumda bir elektronun serbest kalması için yaklaşık 1,1 eV enerji gerektiği yazıyor. Kataloğu inceleyen Can, bu değeri joule cinsine çevirmek için elektronvoltun tanımını hatırlıyor: bir elektronun 1 V'luk potansiyel farkında kazandığı enerji. Buna göre 1 eV kaç J'dür?
- A) 9,1 · 10⁻³¹
- B) 1,6 · 10⁻¹⁹
- C) 6,62 · 10⁻³⁴
- D) 1,6 · 10¹⁹
- E) 6,25 · 10¹⁸
Cevabı göster
Doğru cevap: B) 1,6 · 10⁻¹⁹
Elektronun yükü 1,6 · 10⁻¹⁹ C olduğundan 1 V'luk potansiyel farkında kazandığı enerji E = q · V = 1,6 · 10⁻¹⁹ J'dür. 9,1 · 10⁻³¹ elektronun kütlesidir (kg); elektronla ilgili başka bir sabit olduğu için karıştırılır.
Kolay
41905'te Einstein, metal yüzeylere düşen ışığın elektron sökmesini açıklarken ışık enerjisinin yüzeye düzgünce yayılmadığını, belirli büyüklükteki paketler hâlinde taşındığını öne sürdü. Bu açıklama, Einstein'ın Nobel Fizik Ödülü'nü almasını sağladı. Einstein'ın bu açıklaması ışığın hangi özelliğini destekler?
- A) Işığın yalnızca dalga gibi davrandığını
- B) Işığın boşlukta yayılamadığını
- C) Işığın hızının kaynağa bağlı olduğunu
- D) Işık enerjisinin şiddetle sürekli arttığını
- E) Işığın enerji paketlerinden (fotonlardan) oluştuğunu
Cevabı göster
Doğru cevap: E) Işığın enerji paketlerinden (fotonlardan) oluştuğunu
Einstein, ışığın foton denen enerji paketlerinden oluştuğunu kabul ederek fotoelektrik olayı açıkladı; bu, ışığın tanecik doğasının kanıtıdır. Işığın yalnızca dalga gibi davrandığı görüşü, eşik frekansının varlığını açıklayamadığı için bu olayla çelişir.
Kolay
5Bir fotosel deneyinde eşik enerjisi 3 eV olan bir metal yüzeye enerjisi 8 eV olan fotonlar düşürülüyor. Sökülen elektronların en büyük kinetik enerjisi kaç eV'tur?
- A) 11
- B) 8
- C) 3
- D) 5
- E) 2,7
Cevabı göster
Doğru cevap: D) 5
Einstein'ın denklemine göre Ek(max) = E_foton − E₀ = 8 − 3 = 5 eV'tur. 11 eV, eşik enerjisinin çıkarılması yerine eklenmesiyle bulunur.
Kolay
6Einstein'ın açıklamasına göre fotoelektrik olayda metalden kopan her bir elektron, ışıktan enerjiyi belirli bir biçimde alır. Bir elektron metalden koparken kaç foton soğurur?
- A) En az iki foton
- B) Işık şiddeti kadar foton
- C) Tek bir foton
- D) Yarım foton
- E) Metalin bütün fotonlarını
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Tek bir foton
Einstein'a göre bir elektron tek bir fotonun enerjisini anlık olarak soğurur. Bu yüzden düşük frekanslı fotonlar çok sayıda gelse de enerjilerini birleştirip elektron sökemez.
Kolay
71887'de elektromanyetik dalgaları inceleyen bir bilim insanı, morötesi ışık düşen iki metal yüzey arasında üreteç olmadığı hâlde ampermetrenin saptığını gözlemledi ve bunu ışığın metalden elektron koparması olarak yorumladı. Fotoelektrik olayı ilk belgeleyen bu bilim insanı kimdir?
- A) Heinrich Hertz
- B) Albert Einstein
- C) Max Planck
- D) Arthur Compton
- E) Robert Millikan
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Heinrich Hertz
Fotoelektrik olayı ilk kez 1887'de Hertz belgelemiştir. Einstein olayı daha sonra foton kavramıyla açıklamıştır; ilk gözlem onun değildir.
Kolay
8Bir fotosele eşik frekansından büyük frekanslı ışık düşürülüyor. Işığın şiddeti sabit tutulup frekansı artırılırsa sökülen elektronların en büyük kinetik enerjisi nasıl değişir?
- A) Azalır.
- B) Değişmez.
- C) Sıfır olur.
- D) Önce azalır, sonra artar.
- E) Artar.
Cevabı göster
Doğru cevap: E) Artar.
Ek(max) = h · f − E₀ olduğundan frekans arttıkça en büyük kinetik enerji artar. Kinetik enerjiyi şiddet değil frekans belirler.
Kolay
9Bir fotosel deneyinde fotoelektrik akımı sıfırlayan kesme gerilimi 2 V olarak ölçülüyor. Sökülen elektronların en büyük kinetik enerjisi kaç joule'dür? (e = 1,6 · 10⁻¹⁹ C)
- A) 1,6 · 10⁻¹⁹
- B) 8 · 10⁻²⁰
- C) 3,2 · 10⁻¹⁹
- D) 2
- E) 1,25 · 10¹⁹
Cevabı göster
Doğru cevap: C) 3,2 · 10⁻¹⁹
e · Vk = Ek(max) olduğundan Ek = 1,6 · 10⁻¹⁹ · 2 = 3,2 · 10⁻¹⁹ J'dür. 2 değeri eV cinsinden doğrudur ama soru joule istemektedir.
Kolay
10Bir öğrenci fotonun özelliklerini bir listede topluyor. Kitaba göre fotonlar kütlesizdir, ışık hızıyla hareket eder, enerji ve momentum taşır, soğrulduğunda yok olur. Öğrencinin listesine eklediği aşağıdaki bilgilerden hangisi yanlıştır?
- A) Fotonlar elektrik alanından etkilenmez.
- B) Fotonların enerjisi frekansa bağlıdır.
- C) Fotonlar manyetik alandan etkilenmez.
- D) Fotonlar elektrik yüküne sahiptir.
- E) Fotonlar boşlukta ışık hızıyla gider.
Cevabı göster
Doğru cevap: D) Fotonlar elektrik yüküne sahiptir.
Fotonlar elektrikçe yüksüzdür; bu yüzden elektrik ve manyetik alanlardan etkilenmez. Enerjilerinin frekansa bağlı olması (E = h · f) doğru bir bilgidir.
Kolay
11Fotoelektrik olayda metale düşen fotonun enerjisinin bir kısmı, elektronu metale bağlayan etkiyi yenmek için harcanır. Bir metalden elektron sökebilmek için gereken en küçük enerjiye ne ad verilir?
- A) Kinetik enerji
- B) Kesme enerjisi
- C) Eşik enerjisi
- D) Foton enerjisi
- E) Durgun kütle enerjisi
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Eşik enerjisi
Metalden elektron sökmek için gereken en küçük enerji eşik (bağlanma) enerjisidir ve E₀ = h · f₀ ile gösterilir. Kinetik enerji, eşik enerjisi aşıldıktan sonra elektrona kalan kısımdır.
Kolay
12Foton enerjileri çok küçük olduğundan joule yerine elektronvolt (eV) birimi kullanılır. 1 elektronvolt aşağıdakilerden hangisine eşittir?
- A) Bir elektronun 1 V potansiyel farkı altında kazandığı kinetik enerji
- B) Bir protonun 1 m yol boyunca kazandığı kinetik enerji
- C) Bir fotonun 1 s boyunca taşıdığı enerji
- D) 1 C yükün 1 A akımda harcadığı enerji
- E) 1 kg kütlenin 1 V altında kazandığı enerji
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Bir elektronun 1 V potansiyel farkı altında kazandığı kinetik enerji
Elektronvolt, bir elektronun 1 voltluk potansiyel farkı altında hızlanırken kazandığı kinetik enerjidir ve 1,6 · 10⁻¹⁹ J'e eşittir. Tanım elektronun yüküne dayanır, kütleye değil.
Kolay
13Dalga boyu 620 nm olan kırmızı ışığın bir fotonunun enerjisi kaç eV'tur? (h · c = 1240 eV · nm)
- A) 0,5
- B) 620
- C) 2
- D) 1240
- E) 4
Cevabı göster
Doğru cevap: C) 2
E = h · c / λ = 1240 / 620 = 2 eV'tur. 0,5 sonucu, dalga boyunun h · c'ye bölünmesiyle bulunan ters orantı hatasıdır.
Kolay
14Bir deney grubu, bir metal için fotoelektronların en büyük kinetik enerjisini ışığın frekansına karşı grafiğe geçiriyor ve bir doğru elde ediyor. Bu doğrunun frekans eksenini kestiği nokta neyi gösterir?
- A) Planck sabitini
- B) Işığın şiddetini
- C) Elektronun kütlesini
- D) Metalin eşik frekansını
- E) Kesme gerilimini
Cevabı göster
Doğru cevap: D) Metalin eşik frekansını
Ek–f doğrusunun frekans eksenini kestiği noktada Ek = 0'dır; bu frekans metalin eşik frekansıdır. Planck sabiti bu doğrunun eğimidir, kesim noktası değildir.
Kolay
15Bir belediye, akşam karanlığı çökünce sokak lambalarının kendiliğinden yanmasını, sabah aydınlanınca da sönmesini sağlayan bir sistem kuruyor. Bu sistemde ışığı algılayan bileşenin çalışması hangi olaya dayanır?
- A) Compton saçılması
- B) Fotoelektrik olay
- C) Radyoaktif bozunma
- D) Nükleer füzyon
- E) Ses dalgalarının yansıması
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Fotoelektrik olay
Sokak lambalarını yakan ışık sensörleri fotoelektrik olaya dayanır: ışık düştükçe akım oluşur, ışık kesilince akım değişir. Ses dalgalarının yansıması sonar ve ultrason gibi cihazların ilkesidir.
Kolay
16Bir köy okulunun çatısındaki güneş panelleri, gün boyunca okulun aydınlatmasını karşılıyor. Panellerin temelinde fotoelektrik olaya benzer bir süreç bulunur. Güneş pillerinde gerçekleşen enerji dönüşümü aşağıdakilerden hangisidir?
- A) Isı enerjisi → kimyasal enerji
- B) Elektrik enerjisi → ışık enerjisi
- C) Kinetik enerji → elektrik enerjisi
- D) Işık enerjisi → elektrik enerjisi
- E) Kimyasal enerji → ışık enerjisi
Cevabı göster
Doğru cevap: D) Işık enerjisi → elektrik enerjisi
Güneş pilleri ışık enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştürür. Elektrik enerjisinin ışığa dönüşmesi lamba ve LED'lerde olan ters yönlü dönüşümdür.
Kolay
17Bir fotosel deneyinde eşik enerjisi 4 eV olan metal yüzeye, fotonlarının enerjisi tam 4 eV olan tek renkli ışık düşürülüyor. Bu durumda metal yüzeydeki elektronlar için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
- A) Elektron sökülür; sökülen elektronun kinetik enerjisi sıfır olur.
- B) Elektron sökülmez; foton enerjisi eşik enerjisini aşmamıştır.
- C) Elektron sökülür; sökülen elektronun kinetik enerjisi 4 eV olur.
- D) Elektron sökülmez; ancak ışık şiddeti artırılırsa sökülür.
- E) Elektron sökülür; sökülen elektronun kinetik enerjisi 8 eV olur.
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Elektron sökülür; sökülen elektronun kinetik enerjisi sıfır olur.
Einstein'ın fotoelektrik denklemine göre E_foton = E₀ + Ek'dir. Foton enerjisi eşik enerjisine eşitse (f = f₀) elektron sökülür; ancak fotonun enerjisinin tamamı elektronu koparmaya harcandığından Ek = 4 − 4 = 0 olur. Elektronun sökülmemesi için foton enerjisinin eşik enerjisinden küçük olması gerekir; ışık şiddeti elektronun sökülüp sökülmeyeceğini değiştirmez.
Kolay
18Bir fotosel, havası boşaltılmış cam tüpün içine karşılıklı yerleştirilmiş iki metal levhadan oluşur. Levhalardan birinin üzerine ışık düşürülür ve bu levhadan kopan elektronlar karşıdaki levhaya ulaşır. Bu levhaların adları için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
- A) Işık düşürülen levha anot, elektronların ulaştığı levha katottur.
- B) Işık düşürülen levha katot, elektronların ulaştığı levha kolektördür.
- C) Işık düşürülen levha emitör, elektronların ulaştığı levha katottur.
- D) Işık düşürülen levha anot, elektronların ulaştığı levha beyzdir.
- E) Işık düşürülen levha katot, elektronların ulaştığı levha anottur.
Cevabı göster
Doğru cevap: E) Işık düşürülen levha katot, elektronların ulaştığı levha anottur.
Fotoselde üzerine ışık düşürülen ve elektronların koptuğu levhaya katot, katottan kopan elektronların ulaştığı karşı levhaya anot denir. Kolektör, emitör ve beyz transistörün uçlarının adlarıdır; fotoselin levhaları için kullanılmaz.
Orta
19Bir fotosel deneyinde Arda, eşik enerjisi 4 eV olan bir metal yüzeye enerjisi 6,5 eV olan fotonlar düşürüyor. Ardından ters gerilimi artırarak fotoelektrik akımın sıfırlandığı değeri ölçmeye hazırlanıyor. Arda'nın ölçeceği kesme gerilimi kaç V'tur?
- A) 4
- B) 6,5
- C) 10,5
- D) 2,5
- E) 1,25
Cevabı göster
Doğru cevap: D) 2,5
Sökülen elektronların en büyük kinetik enerjisi Ek(max) = 6,5 − 4 = 2,5 eV'tur. e · Vk = Ek(max) olduğundan Vk = 2,5 V olur. 6,5 V sonucu, foton enerjisinin tamamının elektrona kinetik enerji olarak geçtiği sanıldığında bulunur.
Orta
20Bir deney grubu, iki farklı metal için fotoelektronların en büyük kinetik enerjisini ışığın frekansına karşı ölçüp grafiğe geçiriyor ve her metal için bir doğru elde ediyor. Grup, grafiklerle ilgili şu yorumları yapıyor: I. Doğruların eğimi Planck sabitine eşittir. II. Bir doğrunun frekans eksenini kestiği nokta, o metalin eşik frekansıdır. III. İki metal için çizilen doğruların eğimleri birbirinden farklıdır. Bu yorumlardan hangileri doğrudur?
- A) Yalnız I
- B) I ve II
- C) I ve III
- D) II ve III
- E) I, II ve III
Cevabı göster
Doğru cevap: B) I ve II
Ek = h · f − h · f₀ bağıntısına göre doğrunun eğimi h'dir; Ek = 0 olduğu nokta eşik frekansıdır (I, II). Eğim yalnızca Planck sabitine bağlı olduğundan bütün metaller için aynıdır, doğrular paralel olur; metale göre değişen yalnızca eşik frekansıdır. III'ü doğru sanmak eğimi metalin özelliği gibi düşünmektir.

Katkıda bulun

Özette bir hata mı gördün, eklenmesi gereken bir bilgi ya da güzel bir soru mu var? Öner; yönetici onaylarsa sitede yayımlanır ve sana bildirim gelir.