Modern Fizik

1. Einstein özel görelilik kuramını iki varsayım üzerine kurmuştur. İkinci varsayımın içeriği sorulmaktadır. Buna göre bu varsayım neyi söyler?

Özel göreliliğin ikinci varsayımı

• A) Boşluktaki ışık hızı bütün gözlemciler için aynıdır
• B) Işık hızı gözlemcinin hızına eklenir
• C) Zaman herkes için aynı akar
• D) Kütle her zaman sabittir
• E) Uzunluklar hiç değişmez

Doğru cevap: A — İkinci varsayım, boşluktaki ışık hızının bütün gözlemciler için aynı olduğunu söyler.

1. Klasik beklentiyi yazalım: hareketli bir kaynaktan çıkan ışığın hızı, kaynağın hızıyla toplanmalıydı. Sesle ilgili gözlemler bu kuralla uyumluydu.
2. Ama ışık için yapılan ölçümler böyle çıkmadı. Kaynak da gözlemci de nasıl hareket ederse etsin, boşluktaki ışık hızı hep aynı değerde ölçüldü.
3. Einstein bu deneysel sonucu bir varsayıma çevirdi: boşluktaki ışık hızı, kaynağın ve gözlemcinin hareketinden bağımsız bir sabittir. Kuramın ikinci varsayımı budur.
4. Denetleyelim: zaman genleşmesi ve boy kısalması bu varsayımın sonucu ✓ — hız sabit tutulunca esneyen büyüklükler zaman ve uzunluk oluyor.

2. Işık hızına yakın hızla giden bir araçtaki saat, duran gözlemci tarafından izlenmektedir. Saatin işleyişi karşılaştırılmaktadır. Buna göre duran gözlemci ne görür?

Hızlı hareket eden saat

• A) Saat daha hızlı işler
• B) Saat daha yavaş işler
• C) Saat durur
• D) Hiçbir fark olmaz
• E) Saat geri gider

Doğru cevap: B — Zaman genleşmesi gereği hareketli sistemdeki saat, duran gözlemciye göre daha yavaş işler.

1. İkinci varsayımdan başlayalım: ışık hızı iki gözlemci için de aynı. Araçtaki ışık, duran gözlemciye göre daha uzun bir yol izler; çünkü araç bu sırada ilerlemiştir.
2. Aynı ışığın daha uzun yolu aynı hızla alması ancak daha uzun sürede olur. Ama araçtaki gözlemci için bu, tek bir "tık"tır.
3. Öyleyse duran gözlemcinin ölçtüğü süre, araçtakinin ölçtüğünden uzundur; araçtaki saat ona göre yavaş işliyor görünür. Buna zaman genleşmesi denir.
4. Denetleyelim: günlük hızlarda etki ölçülemeyecek kadar küçük ✓ — fark ancak hız ışık hızına yaklaşınca belirginleşiyor.

3. Işık hızına yakın hızla giden bir cismin uzunluğu duran gözlemci tarafından ölçülmektedir. Kısalmanın hangi doğrultuda olduğu sorulmaktadır. Buna göre hangisi doğrudur?

Hareket doğrultusundaki uzunluk

• A) Bütün doğrultularda kısalır
• B) Hareketle dik doğrultuda kısalır
• C) Yalnız hareket doğrultusunda kısalır
• D) Uzunluk artar
• E) Hiç değişmez

Doğru cevap: C — Boy kısalması yalnız hareket doğrultusunda görülür; dik doğrultudaki boyutlar değişmez.

1. Kısalmanın nereden geldiğini görelim: uzunluk ölçmek, cismin iki ucunun yerini aynı anda belirlemek demektir. "Aynı an" ise gözlemciye göre değişen bir kavramdır.
2. Bu değişim yalnız hareketin olduğu doğrultuda ortaya çıkar; iki ucun konumu o doğrultuda kayar. Hareket doğrultusundaki boy bu yüzden kısalır.
3. Harekete dik doğrultuda ise böyle bir kayma yoktur; o doğrultudaki uzunluklar iki gözlemci için de aynı ölçülür. Öyleyse kısalma yalnız hareket doğrultusundadır.
4. Denetleyelim: dik boyutlar da kısalsaydı cismin biçimi değil yalnız ölçüsü değişirdi ✓ — oysa hızlı cisim hareket yönünde yassılaşmış ölçülür.

4. Kütle ile enerji arasındaki eşdeğerlik bağıntısı yukarıdadır. Bağıntının anlamı sorulmaktadır. Buna göre bağıntı neyi ifade eder?

E = m × c²

• A) Kütlenin hıza eşit olduğunu
• B) Enerjinin hıza eşit olduğunu
• C) Kütlenin her zaman korunduğunu
• D) Kütle ile enerjinin birbirine dönüşebildiğini
• E) Işık hızının değiştiğini

Doğru cevap: D — E = m · c² bağıntısı, kütle ile enerjinin birbirine dönüşebilen tek bir niceliğin iki yüzü olduğunu söyler.

1. Bağıntının iki yanına bakalım: solda enerji, sağda kütle ve bir sabit. Yani bir kütleye karşılık gelen bir enerji miktarı var.
2. Bu, kütlenin bir tür depolanmış enerji olduğu anlamına gelir. Uygun koşullarda kütle enerjiye, enerji de kütleye dönüşebilir.
3. Katsayı c², yani çok büyük bir sayıdır. Bu yüzden çok küçük bir kütle bile devasa bir enerjiye karşılık gelir; nükleer tepkimelerdeki enerji buradan çıkar.
4. Denetleyelim: klasik fizikte kütle ve enerji ayrı ayrı korunuyordu ✓ — bu bağıntı ikisini tek bir korunum yasasında birleştiriyor.

5. Bir cismin hızı ışık hızına yaklaştırılmaktadır. Cismi daha da hızlandırmak için gereken enerji incelenmektedir. Buna göre ne olur?

Cismin hızı ışık hızına yaklaşıyor

• A) Enerji azalır
• B) Enerji sabit kalır
• C) Cisim ışık hızını kolayca aşar
• D) Kütle sıfırlanır
• E) Gereken enerji sınırsız büyür, ışık hızı aşılamaz

Doğru cevap: E — Hız arttıkça gereken enerji sınırsız büyür; bu yüzden kütleli bir cisim ışık hızına ulaşamaz.

1. Cismin hızı arttıkça göreli kütlesinin de büyüdüğünü hatırlayalım. Kütle büyüdükçe aynı hız artışı için daha çok enerji gerekir.
2. Hız ışık hızına yaklaştıkça bu büyüme hızlanır; görelilik çarpanı sınırsız artar.
3. Öyleyse cismi ışık hızına çıkarmak için gereken enerji de sınırsız olur. Sınırsız enerji sağlanamayacağına göre kütleli hiçbir cisim ışık hızına erişemez, aşamaz.
4. Denetleyelim: fotonun kütlesi sıfır ✓ — tam da bu yüzden ışık hızıyla yol alabiliyor.

6. Bir kara cismin sıcaklığı yükseltilmektedir. Yaydığı ışımanın en şiddetli olduğu dalga boyu incelenmektedir. Buna göre bu dalga boyu nasıl değişir?

Kara cismin sıcaklığı artırılıyor

• A) Büyür
• B) Küçülür
• C) Değişmez
• D) Sıfırlanır
• E) Önce büyür sonra küçülür

Doğru cevap: B — Wien yasasına göre sıcaklık arttıkça en şiddetli ışımanın dalga boyu küçülür.

1. Kara cismin yaydığı ışımanın bir dağılımı olduğunu ve bu dağılımın bir tepe noktası bulunduğunu not edelim. Sorulan, o tepe noktasının dalga boyu.
2. Isıtılan bir demir çubuğu gözleyelim: önce donuk kırmızı, sonra turuncu, daha sonra beyazımsı görünür. Renk, tayfta kırmızıdan maviye doğru kayıyor.
3. Kırmızıdan maviye gitmek dalga boyunun küçülmesi demektir. Öyleyse sıcaklık arttıkça en şiddetli ışımanın dalga boyu küçülür; Wien yasasının söylediği budur.
4. Denetleyelim: mavi yıldızlar kırmızı yıldızlardan sıcak ✓ — aynı yasanın gökyüzündeki karşılığı.

7. Planck kara cisim ışımasını açıklamak için enerji hakkında yeni bir varsayım yapmıştır. Bu varsayımın içeriği aranmaktadır. Buna göre Planck ne önermiştir?

Planck'ın kuantum varsayımı

• A) Enerji sürekli değişir
• B) Enerji hiç değişmez
• C) Enerji ancak belirli paketler hâlinde alınıp verilir
• D) Enerji yalnız ısı biçiminde bulunur
• E) Enerji kütleye bağlı değildir

Doğru cevap: C — Planck, enerjinin ancak belirli paketler hâlinde alınıp verildiğini önermiştir; bu paketlere kuantum denir.

1. Çözülmesi gereken sorunu koyalım: klasik kuram kara cisim ışımasını kısa dalga boylarında sınırsız büyüyor gibi hesaplıyordu, oysa ölçümler orada bir tepe yapıp düşüyordu.
2. Klasik hesabın dayandığı varsayım, enerjinin sürekli olduğu — yani istenen kadar küçük parçalar hâlinde alınıp verilebildiğiydi.
3. Planck bu varsayımı bıraktı: enerji ancak E = h · f büyüklüğünde kesikli paketler hâlinde alınıp verilebilir. Bu paketlere kuantum denir ve hesap böylece ölçümle uyuştu.
4. Denetleyelim: fotoelektrik olaydaki eşik frekansı ✓ — kesiklilik olmasaydı böyle bir eşik ortaya çıkmazdı.

8. Bir fotonun enerjisi frekansıyla verilmektedir. İki farklı renkteki fotonun enerjileri karşılaştırılmaktadır. Buna göre hangi foton daha enerjiktir?

E = h × f

• A) Dalga boyu büyük olan
• B) Kırmızı olan
• C) Şiddeti fazla olan
• D) Frekansı büyük olan
• E) İkisi de eşittir

Doğru cevap: D — Foton enerjisi yalnız frekansa bağlıdır; frekansı büyük olan foton daha enerjiktir.

1. İki fotonu karşılaştırırken hangi büyüklüğün işe yaradığını belirleyelim. E = h · f bağıntısında foton başına enerjiyi belirleyen tek değişken frekanstır.
2. Şiddet seçeneğini eleyelim: şiddet, saniyede gelen foton SAYISINI verir. Şiddetli bir kırmızı ışıkta çok foton vardır ama her biri yine düşük enerjilidir.
3. Dalga boyu ve renk seçenekleri de dolaylıdır: büyük dalga boyu düşük frekans, kırmızı ise görünür bölgenin en düşük frekanslı ucu demektir. Öyleyse daha enerjik olan, frekansı büyük olan fotondur.
4. Denetleyelim: morötesi kırmızıdan daha çok zarar veriyor ✓ — şiddeti değil, foton başına enerjisi yüksek olduğu için.

9. Bir metal yüzeye eşik frekansının altında ışık gönderilmektedir. Işığın şiddeti çok artırılsa bile sonuç değişmemektedir. Buna göre ne gözlenir?

Gelen ışığın frekansı eşik frekansının altında

• A) Çok sayıda elektron kopar
• B) Elektronlar yüksek enerjiyle kopar
• C) Metal erir
• D) Metal yük kazanır
• E) Hiç elektron kopmaz

Doğru cevap: E — Eşik frekansının altında tek bir fotonun enerjisi bağlanma enerjisini yenemez; şiddet artsa da elektron kopmaz.

1. Kopma olayının nasıl gerçekleştiğini belirleyelim: bir elektronu koparan şey, ona çarpan TEK bir fotondur. Fotonlar enerjilerini birleştirip ortak bir vuruş yapmaz.
2. O tek fotonun enerjisi E = h · f’dir, yani yalnız frekansa bağlıdır. Frekans eşik frekansının altındaysa bu enerji, elektronu metale bağlayan enerjiden küçüktür.
3. Şiddeti artırmak yalnız foton sayısını artırır; her biri yine yetersiz kalır. Yetersiz enerjili fotonların sayısını artırmak sonucu değiştirmez, hiç elektron kopmaz.
4. Denetleyelim: klasik kuram burada birikme beklerdi ✓ — deneyde birikme görülmemesi enerjinin kesikli olduğunu gösteriyor.

10. Fotoelektrik olayda ışığın frekansı sabit tutulup şiddeti artırılmaktadır. Kopan elektronlarla ilgili değişim sorulmaktadır. Buna göre ne olur?

Frekans sabit, şiddet artırılıyor

• A) Kopan elektron sayısı artar, enerjileri değişmez
• B) Elektronların enerjisi artar, sayısı değişmez
• C) Hiçbir değişiklik olmaz
• D) Elektron kopması durur
• E) Eşik frekansı değişir

Doğru cevap: A — Şiddet foton sayısını belirler; kopan elektron sayısı artar, kinetik enerjileri değişmez.

1. İki büyüklüğü ayıralım: şiddet saniyede gelen foton sayısıdır, frekans ise foton başına enerjiyi verir. Soruda frekans sabit tutuluyor.
2. Frekans sabitse her fotonun enerjisi de sabittir. Bir elektronu tek foton kopardığına göre, elektronun kazandığı kinetik enerji de değişmez.
3. Şiddet artınca saniyede gelen foton sayısı artar; daha çok foton daha çok elektron koparır. Öyleyse elektron sayısı artar, enerjileri aynı kalır.
4. Denetleyelim: eşik altında şiddet hiçbir şey değiştirmiyordu ✓ — sayı ancak fotonların enerjisi zaten yeterliyken işe yarıyor.

11. Bu kez ışığın şiddeti sabit tutulup frekansı artırılmaktadır. Kopan elektronların kinetik enerjisi incelenmektedir. Buna göre ne olur?

Şiddet sabit, frekans artırılıyor

• A) Değişmez
• B) Azalır
• C) Artar
• D) Sıfırlanır
• E) Önce artar sonra azalır

Doğru cevap: C — Frekans artınca foton enerjisi büyür; bağlanma enerjisi sabit olduğu için artan fark kinetik enerjiye gider.

1. Fotoelektrik bağıntısını yazalım: h · f = W + E(kinetik). Burada W, elektronu metale bağlayan enerjidir.
2. W metalin kendi özelliğidir; ışığın frekansı değiştirilse de değişmez. Şiddet de sabit tutulduğuna göre değişen tek büyüklük h · f.
3. Frekans artınca sol taraf büyür, W ise aynı kalır. Aradaki fark büyüdüğü için elektronun kinetik enerjisi artar; elektronlar daha hızlı kopar.
4. Denetleyelim: şiddet artırıldığında bu fark değişmiyordu ✓ — orada artan büyüklük elektron sayısıydı, enerjisi değil.

12. Yüksek enerjili fotonlar serbest elektronlarla çarpıştırılmakta ve saçılan fotonun dalga boyu büyümektedir. Bu gözlemin gösterdiği sonuç aranmaktadır. Buna göre deney neyi kanıtlar?

Compton saçılması

• A) Fotonun kütlesi olduğunu
• B) Işığın yalnız dalga olduğunu
• C) Elektronun dalga olduğunu
• D) Fotonun momentum taşıdığını, yani tanecik gibi davrandığını
• E) Enerjinin korunmadığını

Doğru cevap: D — Saçılan fotonun dalga boyunun büyümesi, fotonun elektrona momentum aktardığını gösterir.

1. Gözlemi okuyalım: çarpışmadan sonra fotonun dalga boyu büyümüş. Dalga boyu büyümesi frekansın küçülmesi, yani E = h · f gereği enerjisinin azalması demektir.
2. Kaybolan enerji yok olmaz; elektrona geçmiştir. Ama bu bir enerji aktarımından fazlasıdır: fotonun yönü de değişmiş, elektron belirli bir doğrultuda fırlamıştır.
3. Enerjinin ve yönün birlikte aktarılması, bilardo toplarının çarpışmasındaki gibi bir momentum alışverişidir. Momentum taşıyabilen bir şey tanecik gibi davranıyor demektir; deney fotonun tanecik yüzünü kanıtlar.
4. Denetleyelim: dalga kuramı saçılan ışığın dalga boyunu değiştirmezdi ✓ — gözlem tam da klasik beklentiyle çelişiyor.

13. Işık kimi deneyde girişim, kimi deneyde tanecik davranışı göstermektedir. Bu durumun adı sorulmaktadır. Buna göre kavram nedir?

Işığın ikili doğası

• A) Kırınım
• B) Rezonans
• C) Doppler olayı
• D) Süperiletkenlik
• E) İkili (dalga-tanecik) doğa

Doğru cevap: E — Işığın kimi deneyde dalga, kimi deneyde tanecik gibi davranmasına ikili (dalga-tanecik) doğa denir.

1. İki grup deneyi ayıralım. Girişim ve kırınımda ışık üst üste biner, saçak deseni oluşturur, engelin arkasına dolanır — bunlar yalnız dalgaların yapabildiği şeylerdir.
2. Fotoelektrik ve Compton olayında ise ışık tek tek çarpışır, enerjisini paket hâlinde verir, momentum aktarır — bunlar tanecik davranışıdır.
3. Işık bu iki davranışı aynı anda değil, deneyin türüne göre gösterir. Hiçbiri ötekini geçersiz kılmadığı için ikisi birlikte kabul edilir; buna ikili doğa denir.
4. Denetleyelim: seçeneklerdeki kırınım ✓ — kırınım bu doğanın yalnız BİR yüzü, kavramın kendisi değil.

14. de Broglie ışığın ikili doğasını maddeye de genişletmiştir. Varsayımın içeriği aranmaktadır. Buna göre de Broglie ne önermiştir?

de Broglie varsayımı

• A) Hareketli her taneciğin bir dalga boyu vardır
• B) Elektronun kütlesi yoktur
• C) Işık yalnız tanecik olarak davranır
• D) Atomlar bölünemez
• E) Enerji sürekli değişir

Doğru cevap: A — de Broglie, hareketli her taneciğe bir dalga boyu karşılık geldiğini önermiştir.

1. Elde ne olduğuna bakalım: ışığın hem dalga hem tanecik gibi davrandığı artık biliniyordu. de Broglie bu simetriyi tersine çevirdi.
2. Sorusu şuydu: ışık tanecik gibi davranabiliyorsa, tanecik de dalga gibi davranabilir mi? Buradan λ = h / (m · v) bağıntısını önerdi — hareketli her taneciğin bir dalga boyu vardır.
3. Öneri kısa süre sonra doğrulandı: elektron demeti kristalden geçirildiğinde tıpkı ışık gibi kırınım deseni verdi. Madde de dalga özelliği taşıyordu.
4. Denetleyelim: bağıntıda kütle paydada ✓ — bu yüzden günlük cisimlerin dalga boyu ölçülemeyecek kadar küçük çıkıyor.

15. Kütlesi verilen bir madde tümüyle enerjiye dönüşmektedir. Açığa çıkan enerji hesaplanacaktır. Buna göre enerji kaç jouledir?

m = 0,001 kg, c = 3 × 10⁸ m/s

• A) 9 × 10¹⁵
• B) 9 × 10¹³
• C) 3 × 10⁵
• D) 9 × 10⁸
• E) 3 × 10¹¹

Doğru cevap: B — E = m · c² bağıntısında c² = 9 × 10¹⁶ olduğu için E = 0,001 × 9 × 10¹⁶ = 9 × 10¹³ J.

1. Verilenleri yazalım: m = 0,001 kg, c = 3 × 10⁸ m/s, istenen açığa çıkan enerji E. Bağıntı E = m · c².
2. Önce ışık hızının karesini alalım: (3 × 10⁸)² = 9 × 10¹⁶. Katsayının karesi 9, üssün iki katı 16.
3. Kütleyle çarpalım: 0,001 × 9 × 10¹⁶ = 9 × 10¹³. Birim kg × (m/s)² = joule. Bir gram madde 9 × 10¹³ joule enerjiye karşılık geliyor.
4. Denetleyelim: bu, orta ölçekli bir şehrin günlerce elektriği ✓ — c² çok büyük olduğu için gram mertebesindeki kütleden devasa enerji çıkması bekleniyordu.

16. İkizlerden biri ışık hızına yakın hızla uzun bir uzay yolculuğuna çıkıp dönmektedir. İki kardeşin yaşları karşılaştırılmaktadır. Buna göre dönüşte ne gözlenir?

İkizlerden biri uzaya gidiyor

• A) İkisi de aynı yaştadır
• B) Yolculuğa çıkan daha yaşlıdır
• C) Dünyada kalan gençleşir
• D) Yolculuğa çıkan daha genç kalmıştır
• E) Yaşlar rastgele değişir

Doğru cevap: D — Hareketli sistemde zaman yavaş aktığı için yolculuğa çıkan ikiz daha az yaşlanır.

1. Bilinen sonucu alalım: hareketli bir sistemdeki saat, duran gözlemciye göre yavaş işler.
2. Bu yavaşlama saate özgü bir arıza değildir; hareketli sistemde zamanın kendisi yavaş akar. Kalp atışı, hücre yenilenmesi, yaşlanma — bütün süreçler aynı ölçüde yavaşlar.
3. Öyleyse yolculuk boyunca yolcunun yaşadığı süre, Dünya’da kalanınkinden kısadır. Dönüşte yolculuğa çıkan ikiz daha genç kalmıştır.
4. Denetleyelim: Dünya’da kalan gençleşmiyor ✓ — o normal hızında yaşlanıyor, fark yolcunun daha AZ yaşlanmasından geliyor.

17. Tabloda üç metalin eşik frekansları verilmiştir. Frekansı 7 × 10¹⁴ Hz olan ışık üç metale de gönderilmektedir. Buna göre hangi metallerden elektron kopar?

• A) Yalnız M
• B) Yalnız K
• C) K ve M
• D) Üçünden de
• E) K ve L

Doğru cevap: E — Elektron kopması için gelen frekans eşiği aşmalıdır; 7 değeri K ve L’nin eşiğinden büyük, M’ninkinden küçüktür.

1. Ölçütü koyalım: bir metalden elektron kopması için gelen ışığın frekansı, o metalin eşik frekansından büyük olmalıdır. Şiddet bu kararda rol oynamaz.
2. Verileri aynı birimle karşılaştıralım. Gelen ışık 7 × 10¹⁴ Hz; eşikler K için 4,5, L için 6,0, M için 9,0 (10¹⁴ Hz).
3. Karşılaştıralım: 7 > 4,5 ve 7 > 6,0, öyleyse K ve L’den elektron kopar. 7 < 9,0 olduğu için M’den kopmaz. Yanıt K ve L.
4. Denetleyelim: eşiği en büyük metal en zor elektron veriyor ✓ — M’nin elektronları en sıkı bağlı, sıralama tutarlı.

18. Bir cismin hızı sürekli artırılmaktadır. Cismin göreli kütlesinin nasıl değiştiği sorulmaktadır. Buna göre kütle ne olur?

Hız arttıkça göreli kütle

• A) Artar
• B) Azalır
• C) Değişmez
• D) Sıfırlanır
• E) Negatif olur

Doğru cevap: A — Göreli kütle hızla birlikte büyür; ışık hızına yaklaşırken sınırsız artar.

1. Görelilikte kütlenin sabit bir sayı olmadığını not edelim: cismin durgun kütlesi sabittir, ama gözlemciye göre ölçülen göreli kütle hıza bağlıdır.
2. Göreli kütle, durgun kütlenin görelilik çarpanıyla çarpımıdır. Bu çarpan v = 0 iken 1’dir ve hız arttıkça büyür.
3. Öyleyse hız artırıldıkça göreli kütle de artar. Hız ışık hızına yaklaştığında çarpan sınırsız büyür; kütle de öyle.
4. Denetleyelim: günlük hızlarda çarpan neredeyse tam 1 ✓ — bu yüzden klasik fizikte kütle sabit sayılabiliyor.

19. Fotoelektrik deneyinde ışık yüzeye düştüğü anda elektronların koptuğu gözlenmektedir. Klasik dalga kuramının bu gözlemle çeliştiği belirtilmektedir. Buna göre klasik kuram ne beklerdi?

Işık düşer düşmez elektron kopuyor

• A) Hiç elektron kopmamasını
• B) Enerjinin birikmesi için bir gecikme olmasını
• C) Elektronların ışıktan hızlı çıkmasını
• D) Metalin erimesini
• E) Frekansın değişmesini

Doğru cevap: B — Klasik dalga kuramı, elektronun yeterli enerjiyi biriktirmesi için bir gecikme beklerdi.

1. Klasik kuramın ışığı nasıl gördüğünü hatırlayalım: enerjiyi yüzeye yayılı biçimde taşıyan sürekli bir dalga. Enerji tek tek elektronlara değil, bütün yüzeye dağılır.
2. Böyle bir dalgadan bir elektronun kopabilmesi için, kendi payına düşen enerjiyi yavaş yavaş biriktirmesi gerekir. Bu birikme ölçülebilir bir süre alır.
3. Öyleyse klasik kuram, ışık düştükten sonra ilk elektronun kopmasına kadar bir gecikme beklerdi. Deneyde hiç gecikme görülmemesi, enerjinin paketler hâlinde geldiğini ve tek fotonun işi bir anda bitirdiğini gösterir.
4. Denetleyelim: eşik frekansı da aynı yönü gösteriyor ✓ — birikim olsaydı düşük frekansta beklenerek de elektron koparılabilirdi.

20. Klasik fizik bazı deney sonuçlarını açıklamakta yetersiz kalmıştır. Bu olaylardan biri sorulmaktadır. Buna göre aşağıdakilerden hangisi klasik fizikle açıklanamaz?

Klasik fiziğin açıklayamadığı olay

• A) Serbest düşme
• B) Basit sarkacın salınımı
• C) Fotoelektrik olay
• D) Kaldıraç dengesi
• E) Sıvı basıncı

Doğru cevap: C — Fotoelektrik olaydaki eşik frekansı ve gecikmesizlik klasik fizikle açıklanamaz.

1. Seçenekleri iki gruba ayıralım. Serbest düşme, sarkaç salınımı, kaldıraç dengesi ve sıvı basıncı klasik mekaniğin kendi alanıdır; hepsi Newton yasaları ve basınç bağıntılarıyla çözülür.
2. Fotoelektrik olayda ise iki gözlem klasik kuramla çelişir: belirli bir eşik frekansının altında şiddet ne olursa olsun elektron kopmaz, eşik aşıldığında ise kopma anında gerçekleşir.
3. Sürekli dalga kuramı bu iki davranışı da öngöremez. Açıklanmaları enerjinin kesikli paketler hâlinde taşındığını, yani kuantum kuramını gerektirir.
4. Denetleyelim: Einstein bu olayın açıklamasıyla Nobel aldı ✓ — kuantum kuramının kurucu deneylerinden biri sayılmasının nedeni bu.