الظاهرة الكهروضوئية:-
[align=center][/align]
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 ان
1-طاقة الموجة تتناسب طرديا مع اتساعه اي شدتها ولاتعتمد على التردد وهذا يعني ان الظاهرة تحدث عند اي تردد.
2-انه بازدياد شدة الاشعاع تزداد الطاقة الحركية القصوى للالكترون.
3-زمن تحرر الالكترون من السطح يعتمد على شدة الضوء.
وهذه الفرضيات ثبت فشلها من خلال التجربة
حيث استخدمت خلية كهروضوئية وهي وعاء زجاجي مفرغ من الهواء بداخله قطبان احدهما يسمى المهبط (الباعث) وهو السطح الفلزي النظيف والاخر يسمى المصعد (الجامع) وهو قطعة من النحاس. يتصل القطبان بدارة خارجية تتكون من اميتر وفولتميتر ومصدر للجهد، الرسم موضح في الشكل التالي
فاذا سقط ضوء بتردد مناسب على المهبط فاننه يحررالالكتونات ثم تكتسب طاقة حركية فتصطدم بالمصعد ومنه للدارة الخارجية وحركة الالكتونات 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 الاساسي والضروري جدا ان يكون تردد الضوء الساقط اكبر من تردد العتبة للفلز (اقل تردد يكفي لتحرير الالكترونات من السطح)
[align=center][/align]
عند ثبوت تردد الضوء الساقط وفرق الجهد بين طرفي الخلية فان شدة التيار تتناسب مع شدة الضوء لانه بزيادة شدة الضوء يزداد عدد الالكتونات المتحررة
عند جعل المصعد سالبا بالنسبة للمهبط فان الاكترونات المنبعثة من المهبط تتعرض لمجال كهربائي يعمل على ابطاء سرعته فلا يصل للمصعد الا اسرعها واعظمها طاقة حركية وتقل بذلك شدة التيار المار في الدارة وباستمرار زيادة الجهد السالب للمصعد نصل لنقطة يصبح عندها التيار في الدارة صفر ريسمى فرق الجهد بين المصعد والمهبط الذي ينعدم عنده التيار في الدارة جهد القطع حيث ان الطاقة القصوى للالكترون =جهد القطع ×شحنة الالكترون
حسب النموذج الجسيمي وفيزياء الكم
فاذا اعتبرنا الضوء كمات لها تردد معين فان زيادة شدة الضوء لا تغير طاقة الكمات ما دام لها نفس التردد ايان كمية الطاقةالتي يمكن للالكترون اكتسابها من الصطدامه بالفوتون لا تتغير وبالتالي لاتتغير الطاقة القصوى للالكترون ولا يتغير جهد القطع.
اذا اعتبرنا الضوء كمات فان الالكترونات لن تتحرر من السطح مالم يكن تردد الاشعاع الساقط اكبر من تردد العتبة.
الزمن اللازم لتحرر الالكترونات لايعتمد على شدة الضوء فالالكترون يكتسب طاقته من اصطدام واحد فقط مع فوتون له التردد المناسب اي ان الزمن الازم يساوي زمن اصطدام الكترون واحد مع فوتون واحد.
وفق المعادلة التالية يكون التفسير:
ثابت بلانك ×ترددالضوء الساقط=ثابت بلانك×تردد العتبة+الطاقة الحركية القصوى للالكترون
ومن الجدير بالذكر ان الطاقة الكهربائية التي تنتجها الخلية الكهروضوئية صغيرا جدا لذا لاتستخدم كمصدر للطاقةوانما كمفتاح كهربائي للتحكم في الدارات الكهربائية حيث يعمل المفتاح تحت تاثير الضوء وله تطبيقات هامة في مجالات متعددة منها:-
1-انارة المصابيح في الشوارع واطفاؤها آليا
2-عمل جهاز انذار
3-غلق البواب وفتحها تلقائيا في المصاعد الكهربائية وفي الفنادق والمطارات
4-في العدادات الآلية
هذا باختصار نبذة عن الظاهرة الكهروضوئية
مواقع النشر (المفضلة)