ما هو التأثير الكهروضوئي
في العالم الحديث ، يتم استخدام التأثير الكهروضوئي في كل مكان تقريبًا: أجهزة الإنذار ، والألواح الشمسية ، وأجهزة الاستشعار ، إلخ. دعنا نتعرف على هذا الاكتشاف بمزيد من التفصيل.
تاريخ اكتشاف التأثير الكهروضوئي
تم اكتشاف التأثير الكهروضوئي في نهاية القرن التاسع عشر ، أي في عام 1887 من قبل العالم ج. Hertz ، الذي اكتشف خلال تجربة أن تفريغ شرارة بين كرات الزنك يتخطى بسهولة أكبر عندما تكون إحدى الكرات مضاءة بالأشعة فوق البنفسجية.
في نفس العام أ. ج. اكتشف ستوليتوف أن الشحنة التي تم إطلاقها تحت تأثير الضوء لها علامة سلبية.
في عام 1898 ، اكتشف لينارد وتومسون أن شحنة الجسيمات ، التي يتم إخراجها من مادة بفعل تدفق الضوء ، تساوي الشحنة المحددة للإلكترون.
كما ترى ، أثار الاكتشاف اهتمامًا حقيقيًا في المجتمع العلمي وأثار على الفور تقريبًا عددًا كبيرًا من الأسئلة الأساسية.
وكل ذلك لأنه في ذلك الوقت لم يكن بوسع أي نظرية تفسير هذا التأثير بأي طريقة مقبولة.
بالطبع ، لم تمنع النظرية الكلاسيكية للمعادن تدفق الضوء لإخراج الإلكترونات من المعدن.
وفقًا للتفكير الكلاسيكي ، يمكن للموجات الكهرومغناطيسية أن "تغسل" الإلكترونات من الهيكل المعادن بنفس الطريقة التي ترتفع بها أمواج البحر إلى السطح وتضرب إلى الشاطئ بشكل مختلف المواد.
كانت المشكلة الوحيدة أن تأثير الصورة لا يمكن شرحه بهذه السهولة ، وإليك السبب:
- ظهرت الإلكترونات على الفور تقريبًا بعد بدء عملية تشعيع المعدن بتدفق ضوئي.
- كما اتضح ، ظهر التأثير الكهروضوئي حتى في أضعف تدفق للضوء ، ومع زيادة شدة الإشعاع ، ظلت طاقة الإلكترونات "المغسولة" على حالها.
- تأثير الصورة هو عمليا بالقصور الذاتي.
- كل مادة لها حدها الأدنى للتأثير الكهروضوئي. هذا هو التردد الذي لا يزال يتم فيه ملاحظة هذا التأثير.
لم تتناسب هذه العوامل مع الرؤية الكلاسيكية لتفاعل الضوء مع الإلكترونات.
تم إيجاد حل لهذه المشاكل من قبل الفيزيائي الشهير أ. أينشتاين في بداية القرن العشرين. علاوة على ذلك ، فإن الحل الذي وجده أعطى دفعة قوية لتطوير ميكانيكا الكم.
لذلك ، قبل اكتشاف أينشتاين بفترة وجيزة ، أوضح عالم آخر ، ماكس بلانك ، أن إشعاع الجسم الأسود يمكن أن يكون كذلك وصف ، بافتراض أن الذرات يمكنها أن تنبعث وتمتص الضوء في أجزاء معينة من الطاقة - كوانتا.
طرح بلانك افتراضًا مفاده أن مثل هذه الظاهرة ترجع إلى البنية المحددة للذرة ، وليس طبيعة الضوء.
والآن طرح ألبرت أينشتاين نظرية مفادها أن الضوء نفسه يتوزع فيما يسمى بالأجزاء ، والتي تسمى الفوتونات.
في هذه الحالة ، الفوتونات لها طبيعة مزدوجة ويمكن أن تتصرف كجسيم وموجة.
لذلك ، عند التفاعل مع الإلكترون ، يمكن للفوتون أن يتصرف مثل الجسيم ، وبصورة تقريبية ، فإنه حرفيًا يخرج الإلكترون من مداره الذري.
إذا رسمنا تشبيهًا ، فإن الارتباط بتصادم كرتين من كرات البلياردو هو الأنسب.
واللافت للنظر ، أنه من أجل ضرب إلكترون بهذه الطريقة ، يكفي فوتون واحد. مع زيادة شدة الضوء ، يزداد عدد الفوتونات (وبالتالي عدد الإلكترونات المنهارة) ، ولكن ليس طاقة إلكترون يُنظر إليه بشكل منفصل.
وهذا يعني أنه لا طاقة ولا سرعة الإلكترون الضوئي تعتمد بأي شكل من الأشكال على شدة تدفق الضوء. لا يوجد سوى اعتماد على التردد.
نتيجة لهذا التفكير ، استنتج العالم الصيغة التالية:
تصف هذه المعادلة طاقة الإلكترونات الضوئية.
واتضح أن التأثير الكهروضوئي ليس أكثر من ظاهرة تفاعل تدفق الضوء (أو كهرومغناطيسي آخر الإشعاع) مع مادة يتم فيها إخراج إلكترون من ذرة مادة بسبب الضربة الدقيقة لكمية الضوء تدفق.
إذا أعجبك المقال ، فلا تنسى الإعجاب بالمواد ومشاركتها. شكرا لاهتمامكم!