Kara cisim ışıması, herhangi bir cismin, ısısına bağlı olarak salınan elektromanyetik ışımadır. Elektromanyetik ışınım, oluşma tarzına göre iki gruba ayrılır. Isıl (termal) ışınım ve ısıl olmayan ışınım. Isıl ışınıma, kara cisim ışıması da denilmektedir.

Evrendeki her cisim ya da parçacık, enerjisine ya da diğer deyişle ısısına bağlı olarak belirli frekansta elektromanyetik ışınım salar. Önceleri cismin ya da parçacığın ısısına bağlı olarak salınan elektromanyetik ışınımın frekansının sıfırdan sonsuza kadar olabileceği düşünüldü. Fakat deney sonuçları böyle değildi ve bu duruma "mor ötesi katastrofu" denildi. Planck Kanunu ile bu sorun çözüldü ve Planck'ın burada yaptığı "enerjinin kuantum durumunun değişmesiyle salındığı" önermesi, kuantum fiziğinin temelini attı.

Oda sıcaklığındaki cisimler esas olarak kızılötesi (enfra ruj) elektromanyetik ışınım yaparlar, dolayısıyla insan gözü tarafından algılanamaz. Daha yüksek ısılarda ise insan gözünün algılayacağı frekanslarda ışınım yaparlar.

Fizik biliminde foton, elektromanyetik alanın kuantumu, Işığın temel "birimi" ve tüm elektromanyetik ışınların kalıbı olan temel parçacıktır. Foton ayrıca Elektromanyetik Kuvvet'in kuvvet taşıyıcısıdır.

Bu kuvvetin etkileri hem mikroskobik ölçülerde, hem de mikroskobik ölçülerde çok rahat bir şekilde gözlemlenebilir.

Durgun kütlesi sıfırdır; ışık hızıyla gider; etkileşimlere parçacık olarak girebilir ancak dalga olarak yayılır; E=h x f, p=h/l ve E=p*c bağıntılarına uyar; kütlesi sıfır olduğu halde, diğer parçacıklar gibi kütle çekiminden bile etkilenir.

E : enerji miktarı

h =6.6 x 10(-34) Js

f : frekans

Işık dalga özelliklerine de sahiptir. Etkileşimlere parçacık olarak girebilir ancak dalga olarak yayılır.

Elektron volt (sembolü eV) bir enerji birimidir. Bir elektronun, boşlukta, bir voltluk elektrostatik potansiyel farkı kat ederek kazandığı kinetik enerji miktarıdır. Diğer bir deyişle, 1 volt çarpı elektronun yüküne eşittir.

Kimyada, 1 mol kadar elektronun (6.02214179×1023) 1 voltluk bir potansiyel farkından geçişinde meydana gelen kinetik enerji olan molar eşdeğerini kullanmak daha kullanışlıdır. Bu da, 96.48534 kJ/mol'dür.

Kütle-Enerji denkliği yasasına göre aynı zamanda kütle değerleri için de kullanılır. Mesela proton'un ağırlığı yaklaşık 1 GeV'dir.

Oldukça küçük bir enerji birimidir:

1 eV = 1.602 176 53(14)×10−19 J. (veya yaklaşık 0.160 aJ) Katı hal fiziği ve Atom fiziğinde sıkça kullanılır. SI standart birimlerinden olmadığı halde kilo, mega, giga gibi standart SI öneklerini alır.

1 eV = 96,4853 kj/mol

1 keV = 1 kiloelektronvolt = 103 eV

1 MeV = 1 megaelektronvolt = 106 eV

1 GeV = 1 gigaelektronvolt = 109 eV

1 TeV = 1 terraelektronvolt = 1012 eV

Işığın tanecik özelliklerindendir.

Metal yüzeyine gelen ışık elektron koparır.

Fotoelektrik olay klasik fizik ile açıklanamaz.

Gelen ışığın frekansı arttıkça kopan elektronların kinetik enerjisi artar; elektronların kinetik enerjisi ışığın şiddetine bağlı değildir.Gelen ışığın frekansı belirli bir eşik değerin ( o ) altında ise elektron koparamaz, elektronların kopması ışığın şiddetine bağlı değildir.Gelen ışığın şiddeti arttıkça kopan elektron sayısı artar, kinetik enerjisi değişmez.

e- ların kinetik enerjisi

Gelen ışık enerjisi

İş fonksiyonuveya

eşik enerjisi

E=E0+Ek h = h 0 +1/2 mV2 Ek=h( - 0 )

Bir foton yüzeye çarptığı zaman enerji­sini yüzeyin bir tek elektronuna verir ve kendisi kaybolur. Fotonun enerjisinin bir kısmı elektronu sökmek için diğer kalan kısmı ise elekt­rona kinetik enerji kazandırmak için aktarılır. Fotoelektronlarınyü­zeyden sökülmesi için gerekli en küçük enerjiye bağlanma enerjisi ve eşik enerjisi adı verilir. Bir fotonun enerjisi bağlanma enerjisinden (Eb) az olursa yüzeyden elektron sökemez. örneğin; fotonun enerjisi 5eV, bağlanma enerjisi 6eV ise yüzeyden elektron sökülemez. Fotonun enerjisi 5eV, bağlanma enerjisi 3eV ise fotoelektronların kinetik enerjisi

5eV - 3eV = 2eV olur.

Bilim adamı Planck'a göre ışık kaynaklarından kuantum veya fo­ton adı verilen tanecikler salınır. Bu tanecikler birer enerji paketleri şeklinde olduğunu Enstein daha da geliştirerek fotoelektrik olayını açık­ladı.

Planck'a göre bir ışık kuantumunun enerjisi E = h.f bağıntısı ile bulunur.

Kesme potansiyel farkı yardımıyla farklı renkte ışıklar kullanarak fotosel yüzeyden çıkan fotoelektronların maksimum kinetik enerjileri ölçülür.

Plank sabiti verir.

FOTOELEKTRİK

AKIMI

Havası boşaltılmış ve içinde alkali metal bulunduran tüpe şiddetli bir ışık gönderildiğinde devreden çok küçük bir akım geçer. Alkali metal levhaya şiddetli bir ışık düşürüldüğünde, metal levhadan elektronlar sökülür ve bu elektronlardan yeterli kinetik enerjiye sahip olanlar devreyi dolaşarak akımın oluşmasını sağlarlar. Bu akıma fotoelektrik akım denir. o Metal levhadan elektron sökülünce levha (+) yükle yüklenir. o Alkali metaller: Sodyum, potasyum, lityum, Sezyum, Bakır vs…

Fotoselin levhaları arasına ters bir üreteç bağlandığında levhalar arasında elektriksel alan meydana gelir. Elektriksel alan içinde hareket eden yüklü cisme bir kuvvet etki edeceği için katottan kopan elektronlar anot yüzeyine doğru yavaşlar. Bu durumda kopan elektronlar yavaşlar hatta elektronların anot yüzeyine ulaşması engellenebilir. Katot yüzeyinden kopan elek-tronları durdurup akım geçmesini engelleyen gerilim değerine kesme potansiyeli denir. Not: Kesme potansiyeli gelen fotonun enerjisi ile doru orantılıdır.

Kesme gerilimi şöyle hesaplanır: Efoton= E0 + Ek Eanot = Ek - e.V Ef = Gelen fotonun enerjisi E0= Eşik enerjisi EK= Kopan elektronların kinetik enerjisi Eanot= Elektronların anot yüzeyine ulaşma enerjisi Vkesme = Üreteç gerilimi0 = Ek - e.Vk e.Vk = Ek e.Vk =Vdoyma İmax Vkesme

1922'de Amerikalı fizikçi A. Compton,X ışınları üzerine yaptığı incelemelerde; E=hϰ enerjili fotonların serbest elektronlara çarptırılmasıyla bu ışınların elektronlarla etkileştiğini gözlemledi.

Bununla da kalmayarak, çarpışmadan sonra açığa çıkan ışının frekansının daha küçük

olduğunu tespit etti .

Arthur Compton

1892-1962

E f λ P

Gelen foton

e

Çarpışmadan önceE f λ P

e

α

β

Çarpışmadan sonra

Compton olayı: yüksek enerjili bir x ışını fotonunun karbonatomunun serbest elektronuna çarparak onu bir doğrultudafırlatırken kendisinin de bir doğrultuda saçılması olayıdır.