تفسير اينشتين للظاهرة الكهروضوئية (النظرية الكمية):
شرح وحل ملخص مرحباً اعزائي طلاب وطالبات العلم في موقعنا باك نت يسرنا بزيارتكم أن نقدم لكم من كتاب الطالب 2023 شرح ملخص وحل تطبيقات دروس ونصوص مقترح كما نقدم لكم الأن أعزائي الطلاب... تفسير اينشتين للظاهرة الكهروضوئية (النظرية الكمية
الإجابة هي
تفسير اينشتين للظاهرة الكهروضوئية (النظرية الكمية
1) الإلكترونات الموجودة بذرات الفلز تكون مرتبطة بالذرة وعليه تحتاج إلى طاقة معينة حتى تتحرر من السطح وتعرف بدالة الشغل أو طاقة النزع (hfo=Wo).
2) عند سقوط ضوء على سطح فلز فإن الفوتونات تصطدم بالإلكترونات فتمتص طاقة الفوتون (hf) ويحدث ما يلي:
1) إذا كان تردد الضوء الساقط (f) < التردد الحرج (fo):.لا تنبعث إلكترونات من سطح المعدن لأن طاقة الفوتون أقل من طاقة نزع الإلكترونات من السطح.
2) إذا كان تردد الضوء الساقط (f) = التردد الحرج (fo): تنبعث إلكترونات من سطح المعدن ولا تكتسب طاقة حركة لأن طاقة الفوتون تساوي طاقة النزع.
3) إذا كان تردد الضوء الساقط (f) > التردد الحرج (fo): تنبعث إلكترونات من سطح المعدن وتكتسب طاقة حركة لأن طاقة الفوتون أكبر من طاقة النزع.
∴ كe = hf - hfo9
أو طاع = hf - hfo(Wo)
وتعرف هذه المعادلة بمعادلة اينشتين.
*والجدول يمثل دالة الشغل لعدد من العناصر الفلزية:
العنصـــر
دالة الشغل wo=hfo (بالإِلكترون فولت)
البوتاسيوم
2.0
الصوديوم
2.46
الألمنيوم
4.08
النحاس
4.7
الزنك
4.31
الرصاص
4.14
الحديد
4.5
* والشكل الموضح يمثل العلاقة بين الكميات الثلاثة:
طاع، wo، hf
العوامل التي تتوقف عليها طاقة حركة الإلكترونات المنبعثة:
1) تردد الضوء الساقط: حيث تزداد سرعة وطاقة حركة الإلكترونات بزيادة التردد الساقط.
عـلـل: يفضل استخدام الأشعة فوق البنفسجية عادة في الخلايا الكهروضوئية.
ج/ لكبر ترددها وطاقتها فتزداد سرعة الإلكترونات المنبعثة.
2) دالة الشغل للمعدن (للفلز) حيث تزداد سرعة وطاقة حركة الإلكترونات كلما قلت دالة الشغل للمعدن.
علل:يفضل استخدام السيزيوم (أو البوتاسيوم/الصوديوم) كمهبط للخلايا الكهروضوئية
ج/ لصغر تردده الحرج ودالة شغله فتزداد سرعة الإلكترونات المنبعثة.
مقارنة بين رأي الفيزياء التقليدية (الكلاسيكية) الفيزياء الحديثة (اينشتين)؟
في تفسير الظاهرة الكهروضوئية (نتائج تجربة ميلكان)
وجــه المقارنــة
التفسير التقليدي
تفسيـر اينشتين
1) علاقة شدة تيار الخلية بشدة الضوء الساقط.
تتناسب شدة التيار طردياً مع شدة الضوء.
تتناسب شدة التيار طردياً مع شدة الضوء
2) علاقة جهد الإيقاف بشدة الضوء الساقط
يزداد جهد الإيقاف بزيادة شدة الضوء.
لا يتوقف جهد الإيقاف على شدة الضوء الساقط.
3) علاقة جهد الإيقاف بتردد الضوء الساقط.
لا يتوقف جهد الإيقاف على التردد.
يزداد جهد الإيقاف بزيادة التردد.
4) وجود التردد الحرج.
لا تعترف به وإنما تنبعث الإلكترونات عند أي تردد.
لكل فلز تردد حرج يجب أن لا يقل تردد الضوء الساقط عنه حتى تنبعث الإلكترونات.
5) الانبعاث اللحظي للإلكترونات.
لا تعترف به حتى لو كانت شدة الضوء ضعيفة فبعد فترة زمنية تمتص الإلكترونات طاقة كافية وتنبعث.
تنبعث الإلكترونات لحظياً في حالة إذا كانت طاقة الفوتون كافية لنزع الإلكترون فقط ولا يوجد فاصل زمني بين امتصاص الإلكترون طاقة وانبعاثه.
6) علاقة طاقة ا لحركة للإلكترون بتردد الضوء الساقط.
لا تعترف بوجود علاقة بينهما.
طاقة حركة الإلكترونات تزداد بزيادة التردد.
لحل مسائل الظاهرة الكهروضوئية:
(1) تستخدم العلاقة: طاع2 (كe عe2) = hf - hfo (Wo):
لإيجاد الطاقة الحركية العظمى أو طاقة الفوتون أو دالة الشغل وعند التعويض يلزم أن تكون جميعها إما بالجول أو بالإلكترون فولت.
حيث: 1إلكترون فولت =1.6×10-19جول والعكس 1جول= أ. ف.
(2) تستخدم العلاقة:
شe × حـ o = كe ع2 (طاع):
لإيجاد جهد الإيقاف أو الطاقة الحركية العظمى.
(3) تستخدم العلاقة: f = لحساب تردد الضوء الساقط – الطول الموجي.
fo = لحساب التردد الحرج – الطول الموجي الحرج.
مع مراعاة أن تكون بالمتر حيث انجستروم = 10-10م
ملاحظة: يمكن حساب طاقة الفوتون من العلاقة: طا = أ . ف