الظاهرة الكهروضوئية
هي ظاهرة انبعاث الالكترونات من سطح فلز عند تعرضه الى ضوء ذي تردد مؤثر ، تملك الفوتونات الضوئية طاقة معينة تتناسب مع تردد الضوء. في عملية الانبعاث الضوئي، إذا امتص إلكترون في مادة ما طاقة فوتون واحد وكانت طاقته أكبر من اقتران الشغل (طاقة ربط الإلكترون) للمادة فسينبعث الإلكترون. أما إذا كانت طاقة الفوتون قليلة جداً، لن يصبح الإلكترون قادراً على التحرر من المادة. وعند زيادة شدة الضوء فإن عدد الفوتونات المنبعثة يصبح في تزايد، ويؤدي هذا إلى زيادة عدد الإلكترونات المنبعثة، ولكنه لا يؤدي إلى زيادة طاقة الممتصة للإلكترون الواحد. ومن هذا نستنتج أن الطاقة التي يحملها الإلكترون المنبعث لا تعتمد على شدة الضوء الساقط عليه، بل تعتمد فقط على تردد (طاقة) هذا الضوء. وهذا يربط طاقة الفوتون الساقط وطاقة الإلكترون المنبعث.
تستطيع الإلكترونات امتصاص طاقة الفوتونات عند تعريضها لشعاع، ولكنها في العادة تتبع مبدأ «كل شيء أو لا شيء». كل طاقة الفوتون يتم امتصاصها واستخدامها لتحرير إلكترون واحد من الرابطة الذرية، وإلا فإن طاقة الفوتون ستنبعث مرة أخرى. فإذا تم امتصاص طاقة فوتون، جزء من الطاقة سيحرر الإلكترون من الذرة، والباقي سيعمل على زيادة الطاقة الحركية للإلكترون الحر
تعد الظاهرة الكهروضوئية من احد اهم التجارب التي تثبت السلوك المادي للفوتون الضوئي اذ ان اول من لاحظ هذه الظاهرة هو العالم هيرتز ولكن يعد اينشتاين اول من قدم ورقة علمية بحثية يشرح ويفسر فيها هذه الظاهرة على ضوء ما قدمه العالم بلانك في فرضيته التي تنص على ان موجة الضوء (مكماة ) اي ان الضوء كمي وليست موجة مستمرة كما يعتقد سابقا ، وتعد هذه الظاهرة ايضا من احد اهم التجارب التي تثبت صحة ميكانيك الكم اذا عجزت الفيزياء الكلاسيكية عن تفسير هذه الضاهرة وفق اسس الفيزياء الكلاسيكية على عكس الفيزياء الكمومية وفيما يلي اهم التناقضات بين الفيزياء الكلاسيكية والكمومية في تفسير هذه الظاهرة:
1: الفيزياء الكلاسيكية: عند تسليط الضوء على سطح فلز فإن الفلز يحتاج وقت لكي يمتص طاقة الفوتونات الضوئية لكي يحرر الالكترونات ❌
الفيزياء الكمومية: الفلز لا يحتاج الى وقت لكي يمتص طاقة الفوتون ، الالكترونات تنبعث آنيا عند تعرض الفلز للفوتون ✅
2 : الفيزياء الكلاسيكية: عند زيادة شدة الضوء المسلط على الفلز يزداد معدل تحرير الالكترونات ❌
الفيزياء الكمومية: زيادة شدة الضوء المسلط على الفلز لا يؤثر على معدل تحرير الالكترونات ولا يزيد عدد الالكترونات المنبعثة ✅
3: الفيزياء الكلاسيكية : كل الترددات الضوئية تستطيع تحرير الالكترونات ❌
الفيزياء الكمومية: يجب على تردد الضوء المسلط ان يكون اكبر من جهد القطع (جهد الايقاف ) وهي الطاقة التي تربط الالكترونات بالفلز ✅
ومن اهم تطبيقات هذه الظاهرة هي الخلية الشمسية واجهزة التصوير الرقمية وجهاز اظهار الصوت من الافلام الصامتة القديمة او رصد اصوات الاجرام الكونية .
>>Click here to continue<<