الرئيسية  //  مقالات في الفيزياء  //  الظاهرة الكهروضوئية

مقالات في الفيزياء

Ads

هي ظاهرة انبعاث الكترونات من سطوح الفلزات نتيجة سقوط ضوء بتردد معين عليها وهذه الظاهرة لا يمكن تفسيرها بناء على النموذج الموجي للضوء وهذا ما اعتمدته الفيزياء الكلاسيكية للتفسير حيث افترضت أن

(1) طاقة الموجة تتناسب طرديا مع اتساعها أي شدتها ولا تعتمد على التردد وهذا يعني أن الظاهرة الكهروضوئية ممكن أن تحدث عند أي تردد.

(2) انه بازدياد شدة الإشعاع تزداد الطاقة الحركية القصوى للإلكترون.

(3) زمن تحرر الإلكترون من السطح يعتمد على شدة الضوء.


Ads



 

http://www.llnl.gov/str/June05/gifs/Aufderheide3.jpg

وهذه الفرضيات ثبت فشلها من خلال التجربة العملية

حيث استخدمت خلية كهروضوئية وهي وعاء زجاجي مفرغ من الهواء بداخله قطبان احدهما يسمى المهبط (الباعث) وهو السطح الفلزي النظيف والأخر يسمى المصعد (الجامع) وهو قطعة من النحاس. يتصل القطبان بدارة خارجية تتكون من اميتر وفولتميتر ومصدر للجهد، الرسم موضح في الشكل التالي:

http://minerva.union.edu/malekis/PhysNPol2004/Images/photoel.gif

 

فإذا سقط ضوء بتردد مناسب على المهبط فانه يحرر الالكترونات ثم تكتسب طاقة حركية فتصطدم بالمصعد ومنه للدارة الخارجية وحركة الالكترونات تشكل تيارا كهربائي.

 

ملاحظات من ا لتجربة:

عند سقوط الضوء على السطح الفلزي تنبعث الالكترونات لحظيا بمجرد سقوط الضوء بغض النظر عن شدة الضوء الساقط لكن الشرط الأساسي والضروري جدا أن يكون تردد الضوء الساقط اكبر من تردد العتبة للفلز (اقل تردد يكفي لتحرير الالكترونات من السطح)

http://library.thinkquest.org/28383/grafika/1/aeffotoelektr2.gif

 

عند ثبوت تردد الضوء الساقط وفرق الجهد بين طرفي الخلية فان شدة التيار تتناسب مع شدة الضوء لأنه بزيادة شدة الضوء يزداد عدد الالكترونات المتحررة

عند جعل المصعد سالبا بالنسبة للمهبط فان الالكترونات المنبعثة من المهبط تتعرض لمجال كهربائي يعمل على إبطاء سرعته فلا يصل للمصعد إلا أسرعها وأعظمها طاقة حركية وتقل بذلك شدة التيار المار في الدارة وباستمرار زيادة الجهد السالب للمصعد نصل لنقطة يصبح عندها التيار في الدارة صفر ويسمى فرق الجهد بين المصعد والمهبط الذي ينعدم عنده التيار في الدارة جهد القطع حيث أن الطاقة القصوى للإلكترون =جهد القطع ×شحنة الإلكترون

 

 

حسب النموذج الجسيمي وفيزياء الكم

فإذا اعتبرنا الضوء عبارة عن كمات لها تردد معين فان زيادة شدة الضوء لا تغير طاقة الكمات ما دام لها نفس التردد أي أن كمية الطاقة التي يمكن للإلكترون اكتسابها من اصطدامه بالفوتون لا تتغير وبالتالي لاتتغير الطاقة القصوى للإلكترون ولا يتغير جهد القطع.

إذا اعتبرنا الضوء كمات فان الالكترونات لن تتحرر من السطح ما لم يكن تردد الإشعاع الساقط اكبر من تردد العتبة.

الزمن اللازم لتحرر الالكترونات لا يعتمد على شدة الضوء فالإلكترون يكتسب طاقته من اصطدام واحد فقط مع فوتون له التردد المناسب أي أن الزمن اللازم يساوي زمن اصطدام إلكترون واحد مع فوتون واحد.

 

 

وفق المعادلة التالية يكون التفسير:

ثابت بلانك ×تردد الضوء الساقط=ثابت بلانك×تردد العتبة+الطاقة الحركية القصوى للإلكترون

ومن الجدير بالذكر إن الطاقة الكهربائية التي تنتجها الخلية الكهروضوئية صغيرا جدا لذا لا تستخدم كمصدر للطاقة وإنما كمفتاح كهربائي للتحكم في الدارات الكهربائية حيث يعمل المفتاح تحت تأثير الضوء وله تطبيقات هامة في مجالات متعددة منها:-

(1) إنارة المصابيح في الشوارع وإطفاؤها آليا

(2) عمل جهاز إنذار

(3) غلق البواب وفتحها تلقائيا في المصاعد الكهربائية وفي الفنادق والمطارات

(4) في العدادات الآلية

Ads

Share

القائمة الرئيسية

مواقع تابعةمواقع تابعة

مكتبة الموقعمكتبة الموقع

تعليم ومحاضراتتعليم ومحاضرات

مواضيع ومقالاتمواضيع ومقالات

الرئيسيةالرئيسية

أراء واستفتاءات

ما هو المتصفح المفضل لديك؟

اكسبلورر - 10.2%
فيرفوكس - 33.9%
كروم - 40.7%
اوبرا - 10.2%
سفاري - 5.1%

Total votes: 59
The voting for this poll has ended on: 31 تشرين1 2011 - 00:00