الظاهرة الكهرضوئية - الضوء .. الفيزياء
الظاهرة الكهرضوئية
في أواخر القرن التاسع عشر ، رأى العلماء أن تعريض لوحة نظيفة من الخارصين الى الضوء أو الاشعة فوق البنفسجية يكسبها شحنة كهربائية موجبة وبما أن عدد الالكترونات في الفلز يكون عادة مساويا لعدد بروتوناته ، فمعنى ذلك أن الاشعة تسببت في فقدان الفلز لعدد من الالكترونات .
تعرفنا النظرية الكلاسيكية للموجات أن طاقة الموجة ترتبط بشدتها فقط ولا ترتبط أبدا بقيمة ترددها ، وأن قيمة الطاقة المتبادلة بين الاشعة والالكترون الموجود على سطح الفلز تزداد كلما ازدادت شدة الموجة المكونة لهذه الاشعة وقد ثبت علميا أن زيادة شدة الضوء لم يكن لها أي تأثير فعلي على طاقة الالكترونات المنبعثة وانما ساعدت على زيادة اعدادها المنبعثة ، كما ثبت أن رفع قيمة طاقة الاشعة لا يتم الا من خلال رفع قيمة ترددها .
الا أن نظرية الكم استطاعت اعطاء تفسير لهذه الظاهرة التي تبدو ظاهريا شاذة . فاذا اعتبرنا أن الاشعة بخار من الفوتونات ذات طاقة متناسبة مع تردد الاشعة نفسها ، فان أي ارتفاع في تردد الاشعة يزيد من قيمة الطاقة المتبادلة بين الفوتونات والالكترونات ، وكلما قويت شدة الضوء كثر عدد الفوتونات وكثر بالتالي عدد الالكترونات التي تسببت باطلاقها .
وهناك تطبيقات عديدة للنظرية الكهرضوئية فعندما تنطلق الفوتوالكترونات ، يتم جذبها نحو مصعد موجب ، ثم تمر في دارة الكترونية ، فتؤلف تيارا كهربائيا ترتبط شدته بقوة الاشعة نفسها . والجهاز الذي يستخدم هذا المبدأ يسمى خلية كهرضوئية ويستعمل أما مقياس . • في قياس شدة كل من الضوء والاشعة فوق البنفسجية التعريض الذي يستخدم في عمليات التصوير فانه مبني على تأثير الضوء الكهربائي على صفيحة من السيلينيوم أو كبريتات الكادميوم .
والمعروف ان الفوتونات ليست قادرة على تخفيف سرعتها ، فهي تتلاشى تماما في الظاهرة الكهرضوئية وهي تختلف عن غيرها من جسيمات المادة كالالكترونات التي يستحيل عليها بلوغ سرعة الضوء .
والجدير بالذكر أن النظرية النسبية الخاصة تنبأت بأن كتلة الجسيم ك تختلف عن كتلته في حالة الركود ك٥ وانها تزداد مع ازدياد سرعته ع وفقا للمعادلة التالية ك = ك ٥ / جذر ١- ع٢ / ح٢ . ولذلك تنعدم كتلة حالة الركود في الفوتون الذي يسير عادة بسرعة الضوء ، والا اصبحت كتلة لا نهائية القيمة في حالة تحركه .
تتحدد علاقة الاثر الكهرضوئي مع طاقة الالكترونات بتردد الضوء الساقط ، أما عدد الالكترونات المنبعثة فانها تتعلق بشدة الضوء .
الظاهرة الكهرضوئية
في أواخر القرن التاسع عشر ، رأى العلماء أن تعريض لوحة نظيفة من الخارصين الى الضوء أو الاشعة فوق البنفسجية يكسبها شحنة كهربائية موجبة وبما أن عدد الالكترونات في الفلز يكون عادة مساويا لعدد بروتوناته ، فمعنى ذلك أن الاشعة تسببت في فقدان الفلز لعدد من الالكترونات .
تعرفنا النظرية الكلاسيكية للموجات أن طاقة الموجة ترتبط بشدتها فقط ولا ترتبط أبدا بقيمة ترددها ، وأن قيمة الطاقة المتبادلة بين الاشعة والالكترون الموجود على سطح الفلز تزداد كلما ازدادت شدة الموجة المكونة لهذه الاشعة وقد ثبت علميا أن زيادة شدة الضوء لم يكن لها أي تأثير فعلي على طاقة الالكترونات المنبعثة وانما ساعدت على زيادة اعدادها المنبعثة ، كما ثبت أن رفع قيمة طاقة الاشعة لا يتم الا من خلال رفع قيمة ترددها .
الا أن نظرية الكم استطاعت اعطاء تفسير لهذه الظاهرة التي تبدو ظاهريا شاذة . فاذا اعتبرنا أن الاشعة بخار من الفوتونات ذات طاقة متناسبة مع تردد الاشعة نفسها ، فان أي ارتفاع في تردد الاشعة يزيد من قيمة الطاقة المتبادلة بين الفوتونات والالكترونات ، وكلما قويت شدة الضوء كثر عدد الفوتونات وكثر بالتالي عدد الالكترونات التي تسببت باطلاقها .
وهناك تطبيقات عديدة للنظرية الكهرضوئية فعندما تنطلق الفوتوالكترونات ، يتم جذبها نحو مصعد موجب ، ثم تمر في دارة الكترونية ، فتؤلف تيارا كهربائيا ترتبط شدته بقوة الاشعة نفسها . والجهاز الذي يستخدم هذا المبدأ يسمى خلية كهرضوئية ويستعمل أما مقياس . • في قياس شدة كل من الضوء والاشعة فوق البنفسجية التعريض الذي يستخدم في عمليات التصوير فانه مبني على تأثير الضوء الكهربائي على صفيحة من السيلينيوم أو كبريتات الكادميوم .
والمعروف ان الفوتونات ليست قادرة على تخفيف سرعتها ، فهي تتلاشى تماما في الظاهرة الكهرضوئية وهي تختلف عن غيرها من جسيمات المادة كالالكترونات التي يستحيل عليها بلوغ سرعة الضوء .
والجدير بالذكر أن النظرية النسبية الخاصة تنبأت بأن كتلة الجسيم ك تختلف عن كتلته في حالة الركود ك٥ وانها تزداد مع ازدياد سرعته ع وفقا للمعادلة التالية ك = ك ٥ / جذر ١- ع٢ / ح٢ . ولذلك تنعدم كتلة حالة الركود في الفوتون الذي يسير عادة بسرعة الضوء ، والا اصبحت كتلة لا نهائية القيمة في حالة تحركه .
تتحدد علاقة الاثر الكهرضوئي مع طاقة الالكترونات بتردد الضوء الساقط ، أما عدد الالكترونات المنبعثة فانها تتعلق بشدة الضوء .
تعليق