الظاهرة الكهروضوئية.. كيف فسر اينشتاين الظاهرة الكهروضوئية؟

هناك العديد من الظواهر الفيزيائية التي أخذت سنوات في البحث ومعرفة كافة التفاصيل التي تتعلق بتلك الظاهرة ومن ضمن تلك الظواهر هي الظاهرة الكهروضوئية ولهذا سنتعرف سوياً على تلك الظاهرة وسنعرف كيف فسر اينشتاين تلك الظاهرة.

الظاهرة الكهروضوئية

الظاهرة الكهروضوئية هي ظاهرة تحدث نتيجة إطلاق الأجسام الصلبة والسائلة والغازية للإلكترونيات عند بدء امتصاصها للطاقة المستمدة من الضوء، كما تعرف بأنها ظاهرة إطلاق السموح الفلزية للإلكترونيات عند تعرضها لموجات كهرومغناطيسية أو أشعة ضوئية ومن الأمثلة على هذه الظواهر هي الانبعاث الحراري والانبعاث الثانوي والكهربي والكهروضوئي.

اكتشاف ظاهرة الكهروضوئية

يرجع تاريخ اكتشاف تلك الظاهرة إلى سنة 1877 ميلادياً على يد العالم هيرتز وخالفاخس الذي لاحظ تولد شرر كهربائي بكل سهولة فوز تعرض سطح مادة موصلة لشعاع فوق بنفسي، إلا أنه تم الإعلان عن تلك الظاهرة رسمياً في عام 1900 ميلادياً من قبل العالم لينارد ومع حلول عام 1905 ميلادياً كان العالم آينشتاين قد فند هذه الظاهرة الكهروضوئية مقدماً ورقة أبحاث تشميل تفسيراً للنتائج العملية للظاهرة، وقال إن طاقة الضوء تتكدس على شكل كمات من الطاقة تعرف بالفوتونات وترك هذا الاكتشاف أثراً عظيماً من بينها ثورة علم فيزياء الكم، وبناء على ذلك حاز الأخير على جائزة نوبل في الفيزياء سنة 1921 ميلادياً وفقاً لتفسيره لتأثير الكهروضوئي.

تفسير آينشتاين للظاهرة الكهروضوئية

كان آينشتاين بتفسير الظاهرة الكهروضوئية في عام 1905 وذلك بتبينه فرضية مبدأ بلانك في تكميم الطاقة مع الأخذ بنظرية جسميات الموجات الطبيعة المزدوجة للضوء رأى اينشتاين أن الإلكترونيات المنبعثة من سطح المعدن تنسجم مع النظرية الجسيمية للضوء وكان تفسيره متطابق مع كل نتائج تجربة مليكان، وقد أوضح أنه ينبعث الضوء من مصادره على هيئة كمات صغيره من الطاقة وتعدى فوتونات وكل فوتون له طاقة مقدارها hf ويتصرف الفوتون مثل الجسيم عندما يصطدم بإلكترون سطح المعدن فيحدث تصادم بين كل فوتون مع إلكترون واحد لواحد فيفني الفوتون ويعطي طاقته للإلكترون.

كيفية حدوث ظاهرة الكهروضوئية

تحدث ظاهرة الكهروضوئية عند انبعاث أشعة كهروضوئية فوق سطح معدني فينجم عن ذلك تحريراً للإلكترونيات الموجودة فوق السطح ويحدث ذلك نتيجة امتصاص جزء من الأشعة الكهرومغناطيسية للإلكترون المرتبط بالمعدن فيتحرر منه باكتسابه طاقة حركية وتعتمد الظاهرة لتحدث على عدد من التغيرات وهي تردد الشعاع وشدة الشعاع الكهرومغناطيسي والتيار الفوتوضوئي الناتج وطاقة حركة الإلكترون المتحرر من سطح المعدن ونوع المعدن.

تأثير الكهروضوئي يحتاج إلى وجود فوتونات لها طاقة متعادلة تساوي نحو 1 ميجا إلكترون فولت في العناصر ذات العدد الذري الكبير ويذكر أن لهذه الظاهرة أهمية كبيرة في الكشف عن الطبيعة الكمية للضوء والإلكترونات وفهمها عن كثب.

خصائص الظاهرة الكهروضوئية

يوعد العديد من الخصائص التي ترتبط بالظاهرة الكهروضوئية ومن ضمنها:

• تتحقق الظاهرة فور سقوط الموجات الكهرومغناطيسية ذات التردد الملائم فوق سطح ما بعض النظر عن شدة الموجات
• ترتكز الظاهرة على عدد الإلكترونات المنبعثة من سطح الكاثود نحو شدة الضوء الساقط أي أن شدة التيار العابر في دائرة الخلية الكهروضوئية تزداد فور ارتفاع شدة الضوء الساقط.
• ترتبط طاقة حركة الإلكترونات المنبعثة مع تردد الضوء الساقط بعلاقة طردية إذ في حال ازدياد القيمة العظمى للأولى تزداد الأخرى.

وفي النهاية نتمنى أن نكون قد وفرنا لكم كافة التفاصيل التي تتعلق بموضوع الظاهرة الكهروضوئية وعرفنا سوياً كيف فسر اينشتاين الظاهرة الكهروضوئية، كما تعرفنا سوياً على خصائص الظاهرة الكهروضوئية.