FOTOELEKTRIK AKIMI

Sodyum, potasyum, lityum ve sezyum gibi alkali metallerden görünür ışıkla da elektron sökülebilir. Bu sayede günlük hayatta kullanılan ve fotosel adı verilen, şekildeki gibi fotoelektrik lambalar üretilmiştir.

Fotosel lambanın havası boşaltılmıştır. Lambanın içine, aralıklı olarak anot ile üzeri alkali metal kaplı katot yerleştirilmiştir.

Işığın düşürüldüğü metal yüzeyli katoda fotokatot da denir.

Devrede üreteç olduğu halde ışık düşmediği zaman devreden akım geçmez. Katoda ışık düşürülünce, sökülen fotoelektronlar anot tarafından çekilir. böylece devreden fotoelektrik akım geçer.

Elde edilen fotoelektrik akım, fotoselin kullanım amacına uygun olarak kullanılır.

Fotosel devrede bir üreteç bağlı değilse, metalden kopan fotoelektronlar cam tüp içine rastgele dağılır. Bunlardan anot üzerine düşenler akım oluşturur. Fotosel devrede bir üreteç bağlı değilken (anot ile katodun uçlan arasındaki potansiyel farkı sıfırken) oluşan bu akıma ‘n akımı denir. Metalden kopmuş olduğu halde, anoda ulaşamayan elektronlar ise akım oluşturamaz.

Fotosel devreye genellikle bir üreteç bağlanarak anot ile katot arasında elektriksel alan oluşturulur. Bu sayede fotoelektronların farklı doğrultulara hareketi önlenmiş olur ve metalden koptuğu halde anoda ulaşamayan tüm elektronlar anoda ulaştırılmış olur.

Fotoelektrik Akımını Etkileyen Faktörler

Fotoelektrik akımı ışık şiddeti yani foton sayısı ile doğru orantılıdır. Işık şiddeti ne kadar büyükse, ışık demeli içinde o kadar fazla foton var demektir. Foton sayısının fazla olması koparılan elektron sayısının da fazla olmasını sağlar.

Fotoelektrik akımının potansiyel farkına bağlı değişim grafiği şekildeki gibidir.

Fotoelektrik akımı uygulanan gerilimle, belirli bir değere kadar, doğru orantılıdır. Fotoselin uçları arasına (anot – katot arasına) uygulanan gerilim ne kadar büyükse, anot – katot arasında oluşan elektriksel alan 0 kadar şiddetli olur. Bu da anoda ulaşacak fotoelektron sayısını artırır.

Ancak gerilimin belirli bir değerinden sonra fotoelektrik akımı sabit kalır. Çünkü bu anda kopan tüm fotoelektronlar anoda ulaşmıştır. Bu durumdaki fotoelektrik akımına doyma akımı ya da maksimum akım denir ve i_m şeklinde gösterilir.

Maksimum akımı sağlayan gerilime de doyma gerilimi denir ve V_d şeklinde gösterilir.

i₀ akımı katot olarak kullanılan metalin yüzey alanı ile doğru orantılıdır. Metalin yüzey alanı ne kadar büyükse, üzerine o kadar fazla ışık düşer ve kopan elektron da o kadar fazla olur. Katoda küresel şekil vermek hem yüzey alanını artırır hem de üzerine ışığın daha dik düşmesini sağlar.

i₀ akımı anot olarak kullanılan metalin yüzey alanı ile doğru orantılıdır. Anodun yüzey alanı ne kadar büyükse, fotoelektron toplama ihtimali de o kadar fazla olur. Ancak anodun yüzey alanının büyüklüğü, katoda düşecek ışığa engel olmamalıdır. Anoda küresel şekil vermek de yüzey alanını artırır.

i₀ akımı levhalar (anot – katot) arasındaki uzaklıkla ters orantılıdır. Levhalar arasındaki uzaklık ne kadar küçükse, fotoelektronların anoda ulaşma ihtimali o kadar fazla olur.

Ayrıca daha düşük bağlanma enerjili metal kullanılması ya da daha yüksek enerjili foton kullanılması fotoelektronların kinetik enerjisini artıracağı için i0 akımını artırabilir. Çünkü bu sayede anoda ulaşamayıp cam tüp içinde rastgele hareket eden fotoelektronlar, birbirleriyle yaptıkları çarpışma etkisini yenerek anoda ulaşabilir.