Bir araştırmacı, elektromanyetik spektrumdaki çeşitli dalgaların enerji, frekans ve dalga boyu özelliklerini incelemektedir. Buna göre aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
A) Dalga boyu arttıkça enerji artar
B) Frekans azaldıkça dalga boyu azalır
C) Enerji arttıkça frekans azalır
D) Frekans arttıkça enerji artar
Elektromanyetik spektrumdaki dalgaların enerji, frekans ve dalga boyu arasındaki ilişkileri anlamak için iki temel formülü hatırlamamız gerekiyor:
- Dalga Hızı Formülü: Bir dalganın hızı (elektromanyetik dalgalar için ışık hızı $c$), dalga boyu ($\lambda$) ile frekansının ($f$) çarpımına eşittir. Yani, $c = \lambda f$. Burada $c$ sabittir (boşlukta yaklaşık $3 \times 10^8$ m/s). Bu formül bize dalga boyu ile frekansın ters orantılı olduğunu gösterir: biri artarsa diğeri azalır.
- Foton Enerjisi Formülü: Bir fotonun enerjisi ($E$), Planck sabiti ($h$) ile frekansının ($f$) çarpımına eşittir. Yani, $E = hf$. Burada $h$ sabittir (yaklaşık $6.626 \times 10^{-34}$ J·s). Bu formül bize enerji ile frekansın doğru orantılı olduğunu gösterir: biri artarsa diğeri de artar.
Şimdi bu bilgileri kullanarak seçenekleri tek tek inceleyelim:
- A) Dalga boyu arttıkça enerji artar
- $c = \lambda f$ formülüne göre, dalga boyu ($\lambda$) arttıkça, frekans ($f$) azalır (çünkü $c$ sabit).
- $E = hf$ formülüne göre, frekans ($f$) azaldıkça, enerji ($E$) de azalır (çünkü $h$ sabit).
- Dolayısıyla, dalga boyu arttıkça enerji azalır. Bu ifade yanlıştır.
- B) Frekans azaldıkça dalga boyu azalır
- $c = \lambda f$ formülüne göre, frekans ($f$) azaldıkça, dalga boyu ($\lambda$) artar (çünkü $c$ sabit).
- Dolayısıyla, frekans azaldıkça dalga boyu artar. Bu ifade yanlıştır.
- C) Enerji arttıkça frekans azalır
- $E = hf$ formülüne göre, enerji ($E$) arttıkça, frekans ($f$) de artar (çünkü $h$ sabit).
- Dolayısıyla, enerji arttıkça frekans artar. Bu ifade yanlıştır.
- D) Frekans arttıkça enerji artar
- $E = hf$ formülüne göre, frekans ($f$) arttıkça, enerji ($E$) de artar (çünkü $h$ sabit). Bu ilişki doğru orantılıdır.
- Bu ifade doğrudur.
Cevap D seçeneğidir.
