التاثير الضوئي على الانبعاث الالكتروني
نفرض ان لدينا خلية كهروضوئية مفرغة تحتوي هذه الخلية على لوح رقيق من المعدن المراد دراسته ومعدن اخر رقيق ويوصل المعدنين بمصدر الفرق الجهد على ان يكون من المعدن المراد دراسته ملتصق بالقطب السالب والمعدن الاخر ملتصق بالقطب الموجب
عندما يسقط الضوء على لوح معدني المراد دراسته تنبعث منه الالكترونات وتنجذب نحو القطب الموجب وبذلك يمر تيار كهربائي في دائرة ويقاس شدة تيار كهربائي باستخدام اميتر
تنتاسب شدة التيار الكهربائي مع عدد الالكترونات وقد لوحظ ان الالكترونات لاتنتج من المعدن الا عند تردد معين من الضوء الساقط على المعدن ويسمى هذا التردد بالتردد الفاصل واذا زادت قيمة التردد عن هذه القيمة يزداد طاقة الحركة للالكترونات وهذه الزيادة في طاقة الحركة
1. ليس لها علاقة بشدة الضوء الساقط
2. تنتاسب تناسب طردي مع تردد الضوء الساقط
3. اذا كان تردد الضوء الساقط اعلى من التردد الفاصل تعتمد شدة التيار على شدة الضوء الساقط
هذه النتائج تتعارض تماما مع قوانين الفيزياء الكلاسيكية لانه يجب ان يزداد عدد الالكترونات بزيادة شدة الضوء الساقط ومن ثم يزداد شدة التيار ولقياس طاقة الحركة للالكترونات المنبعثة من الفلز والتي تنجذب الى القطب الموجب اذا غيرنا الجهد الى الجهد السالب فان طاقة الحركة تقل ومع زيادة الجهد السالب فان الالكترونات تقل الى ان تقف تماما أي ان طاقة الحركة تساوي صفر وهو الجهد المطلوب لايقاف حركة الالكترونات ويسمى جهد الايقاف
طاقة حركة الالكترونات = طاقة الجهد
- eVs=1/2mv2
حيث e هي شحنة الالكترون وهي سالبة لذلك نضع الاشارة السالبة حتى تكون القيمة eV2 موجبة
وبذلك تمكن اينشاتين من تفسير ظاهرة التاثير الضوئي وذلك بافتراض ان الضوء يتكون من مجموعات متغيرة من الكونتا او الفوتون وطاقة الفوتونات تساوي
E=hυ2
وعندما يمتص المعدن هذا الفوتون تنقل الطاقة الفوتون كليا الى الالكترون اذا كانت هذه الطاقة كافية للتغلب على طاقة الجهد عند سطح المعدن
فان الالكترون ينبعث او يجذب للقطب الاخر ويسمى الحاجز
طاقة الجهد بدالة الشغل work function ويرمز له بالرمز ϕ وهي تساوي طاقة التاين للعنصر اما الطاقة الزايدة من طاقة الجهد فانها تتحول الى طاقة حركية .
1/2Mv2=hυ =ϕ…………….3
اذا كانت طاقة الفوتون الساقطة على السطح مساوي لدالة الشغل فان تردد هذا الفوتون يساوي التردد الفاصل
Hυo=ϕ
حيث υo هو التردد الفاصل
1/2Mv2=hυ-hυo………….4
1/2Mv2=h∆υ ………….5
العلاقة السابقة علاقة خط مستقيم اذا رسمنا العلاقة بين طاقة الحركة والتردد يكون الناتج خط مستقيم ميل هذا الخط هو ثابت بلانك h والتقاطع هو υo
الجدول التنالي يوضح قيم دالة الشغل لبعض الفلزات المختارة اما شدة التيار تعتمد على عدد الفوتونات الساقطة على السطح
كما هو واضح ان اينشتاين اسس مبدا جديد وهو تطبيق مبدا بلانك للكم على الضوء في حالة امتصاص او انبعاث جسيمات ويتصرف كانه مكون من وحدات تمتص وتفقد بصفة مستمره وهذه الصفة مزدوجة للضوء تقبلها العلماء بعد نجاحها في تفسير وشرح ظاهرة التاثير الكهروضوئي
وبذلك يثبت ان اينشاتين صحة فرضية الكم quantization التي فرضها بلانك في حالة الاشعاع من الجسم الاسود
