Question

Tüm dış etkilerden yalıtılmış havasız bir ortamda ve birbirlerinden yeterince uzakta olan özdeş iki elektroskobun yaprakları arasındaki açılar birbirine eşit ve 30 derecedir. Bu elektroskopların elektriksel yüklerinin cinsini belirlemek için topuzlarına mor ötesi ışık yayan bir fener tutulmuş ve yaprakların hareketi gözlemlenmiştir. Elektroskoplardan birisinin yaprakları biraz kapanırken diğerinin yapraklarında herhangi bir değişiklik gözlemlenmemiştir. Ayrıca mor ötesi ışıktaki fotonların enerjisinin, elektroskopların yapıldığı metalin eşik enerjisinden biraz büyük olduğu bilinmektedir. Buna göre yaprakları biraz kapanan ve değişmeyen elektroskopların elektriksel yüklerinin cinsi ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğru olabilir? 

Seçenekler de sırasıyla 

A şıkkı Pozitif - Negatif, 

B şıkkı Negatif - Pozitif, 

C şıkkı Nötr - Pozitif, 

D şıkkı Negatif - Nötr, 

E şıkkı Pozitif - Nötr şeklinde verilmiş.

Answer 1

Soruda mor ötesi ışığın enerjisinin metalin eşik enerjisinden biraz büyük olduğu söylenmiş. Bu bilgi ışığın elektroskobun metal topuzundan elektron sökebileceğini gösteriyor. Kopan bu elektronların kinetik enerjisi çok küçük olacaktır çünkü gelen fotonun enerjisi bağlanma enerjisinden sadece çok az miktarda büyük. Işık düştüğünde metalden elektron kopması, cismin negatif yük kaybetmesi anlamına gelir. Eğer elektroskop başlangıçta negatif yüklüyse, ışık yüzünden elektron kaybedeceği için üzerindeki net negatif yük miktarı azalır ve yaprakları biraz kapanır. Bu durum soruda bahsedilen yaprakları biraz kapanan elektroskop ile tam olarak eşleşiyor, yani biraz kapanan elektroskop kesinlikle negatif yüklüdür. Diğer elektroskopta ise hiçbir değişiklik gözlemlenmediği belirtilmiş. Eğer bu ikinci elektroskop başlangıçta pozitif yüklüyse, yüzeyinden kopan elektronlar çok düşük kinetik enerjiye sahip olduklarından elektroskobun pozitif çekim alanından kurtulup uzaklaşamazlar. Koptukları gibi o çekim kuvvetinin etkisiyle tekrar elektroskoba geri düşerler. Elektroskoptan dışarıya net bir elektron kaçışı olmadığı için yük miktarı sabit kalır ve yapraklarda bir hareket gözlemlenmez. İki elektroskobun da başlangıçta yaprakları arasında 30 derecelik bir açı olduğu için nötr olma ihtimalleri zaten baştan eleniyor. Bu durumda yaprakları kapanan elektroskop negatif, değişmeyen elektroskop ise pozitif yüklü olmalıdır ve doğru cevap fotoğrafta da işaretlediğin gibi B seçeneğidir.