بحث عن التأثير الكهروضوئي

بحث عن التأثير الكهروضوئي هي ظاهرة أرهقت الكثير من العلماء ، في وضع تفسيرات علمية لها ، حتى قاما عالمين في الفيزياء ، جيمس كلارك ماكسويل ، وهندريك لورينتز في دراستها ، وفهم تداخل الموجات وتفسير ظاهرة الانكسار الضوئي ، أو ظاهرة التشتت ومن خلال بحث عن التأثير الكهروضوئي ، وُجد أن أول من لاحظها كان العالم الألماني هاينريش رودولف هيرتز ، في عام 1887 ميلادية.

بحث عن التأثير الكهروضوئي وتعريفه وأهم تطبيقاته

تعريف التأثير الكهروضوئي

بحث عن التأثير الكهروضوئي
بحث عن التأثير الكهروضوئي

هي ظاهرة لها أسماء متنوعة ، منها المفعول الضوئي أو الظاهرة الكهروضوئية ، وهي عبارة عن انبعاث الالكترونات من بعض الموصلات ، في حالة سقوط الضوء عليها ، أي أنها ظاهرة يتم فيها عملية تحرير لجزئيات مشحونة كهربائيا ، من داخل المادة في حالة أن يتم امتصاص الإشعاع الكهرومغناطيسي ، أو كما يطلق عليها ظاهرة انبعاث الالكترونات من المادة ، في حالة امتصاص ذلك الإشعاع ، ومن أهم الأمثلة عليها الاشعة فوق البنفسجية ، أو الأشعة السينية ، أما الإلكترونات الناتجة عنها ، أو المنبعثة منها تحمل اسم الالكترونات الضوئية.

ظاهرة التأثير الكهروضوئي وتفسيرات العلماء المختلفة

بداية اعتبر إسحق نيوتن أن الضوء ، هو عبارة عن جسيمات ، ولكنها جسيمات غير قابلة للانحراف أو الحيود ، مثل ما ينطبق على الضوء ، ولكن يأتي العالم هايجنز الذي قال في تعريض الضوء ، أنه موجات لها خصائص الضوء ، ولكن لا ينطبق عليها انبعاث الجسيمات ، في حالة سقوطها على الموصلات ، ثم يقول أينشاتين أن تعريف الضوء ، هو موجات لها كتلة سكون ليأتي عام 1887 ، ليقوم هاينريش هرتز بتجربة يحدث عنها ، التسبب في شرر يتولد من مجالين صغيرين من المعدن ،  في جهاز أرسال ليقدم لنا تفسيرا أوضح لها.

بحث عن التأثير الكهروضوئي تفسير هاينريش هرتز للتأثير الكهروضوئي

بحث عن التأثير الكهروضوئي تفسير هاينريش هرتز للتأثير الكهروضوئي
بحث عن التأثير الكهروضوئي تفسير هاينريش هرتز للتأثير الكهروضوئي

اقرأ أيضا

بحث عن حل المعادلات المثلثية

فسر العالم هرتز الظاهرة أنها عبارة عن عملية انتقال للطاقة الضوئية إلى الالكترونات الأمر الذي ينتج عنه تحرير تلك الالكترونات وعليه أي تغييرات في الشدة الضوئية يكون لها تأثير على الطاقة الحركية لتلك الالكترونات التي تبعث منها طرديا ومن بعده تأتي تجارب أخرى للعلماء تؤكد أن تحرير تلك الالكترونات نتج من بلوغ الشدة الضوئية حد محدد ليحدث ذلك التحرر وإلا لن تحرر الالكترونات.

تجربة هرتز وملاحظة التأثير الكهروضوئي 

– قام هرتز بإجراء شحن لصفيحة من الزنك بشحنة سالبة ، ومن ثم عرضها للأشعة الصادرة ، من مصباح بخار الزئبق ، والتي لاحظ منها فقدان الشحنة بشكل تدريجي حتى التعادل

– فقام بوضع لوح من الزجاج بين تلك الصفيحة ، وبين المصباح ، متعمدا سقوط تلك الأشعة على اللوح ، لزيادة شدة الإضاءة ، ولكن لم تتغير الشحنة.

– وعندما قام بشحن صفيحة الزنك بشحنة موجبة ، وقام بنفس الخطوات ، وعرضها لنفس الأشعة ، كانت النتيجة عدم حدوث أية تغيرات.

– وكانت استنتاجاته أنه في حالة تعريض الصفيحة للأشعة ، ينتج من ذلك الأمر انتزاع ، لمجموعة من الإلكترونات الحرة من تلك الصفيحة ، ليتم بذلك تعادل للشحنة

– واستنتج أن الأشعة الصادرة من مصباح البخار للزئبق من الأشعة المرئية ، وتحت حمراء وفوق البنفسجية ، وفي حالة مرورها في اللوح الزجاجي ، يحدث امتصاص للأشعة فوق البنفسجية ، الأمر الذي يدل على أنها عاملا أساسيا ، في التسبب في انتزاع الالكترونات.

– كما أن تلك الالكترونات المنتزعة لها توتر عالي ، وطول موجي قصير ، وفي حالة زيادة شدة الإضاءة ، لم يحدث تأثير الأمر الذي يدل على ، أنها لا تملك ذلك التأثير

بحث عن التأثير الكهروضوئي ..تفسير آينشتاين للتأثير الكهروضوئي

=
بحث عن التأثير الكهروضوئي ..تفسير آينشتاين للتأثير الكهروضوئي
بحث عن التأثير الكهروضوئي ..تفسير آينشتاين للتأثير الكهروضوئي

اقرأ أيضا

بحث عن العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائي

يقول العالم آينشتاين ، أن الضوء ينتج من الفوتونات ، وهي تشبه الالكترونات في الذرة ، ليختلف كليا أن الضوء هو موجات ، وأخذ يؤكد تفسيراته وأبحاثه ليحصل على براءة اختراع لتلك النظرية  ، وتبدأ من خلاله رحلة التطبيقات على تلك الظاهرة إلى وقتنا هذا ، ونعرف أنه في حالة تعريض سطح معدني لإشعاع كهرومغناطيسي نشط ، وكافيا لامتصاص الضوء ، وانبعاث الالكترونات ليمثل الضوء المرئي ، بشكل خاص للمعادن القلوية ، والضوء من تلك الأشعة قريبا من الأشعة البنفسجية لباقي المعادن ، ويستكمل آينشتاين أن زيادة كثافة الإشعاع ، يؤدي لتحرير أكبر عدد من تلك الالكترونات ، علما أن كل الكترون يحمل متوسط الطاقة التي يحملها الفوتون ، كما أن زيادة التردد يمكن أن تزيد متوسط طاقة الالكترونات المطلقة.

آينشتاين ومعدلاته في التأثير الكهروضوئي

– يقول آينشتاين أن طاقة الالكترون ، أو الفوتون تساوي الطاقة المطلوبة ، لتحرير الالكترون زائد الطاقة الحركية للإلكترون المنبعث أي أن h.v=w+E   ، ونفسر المعادلة أن h هي ثابت بلانك ، بينما v  هي تواتر الفوتون  ، كما أن w هي العمل الذي تم انجازه ، وهو الحد الأدنى للطاقة المطلوبة ، ليتحرر الإلكترون ، بينما رمز E هي الطاقة الحركية القصوى للإلكترون

– ويكون الناتج لما سبق هي الطاقة الحركية للإلكترون ، وتعرف في المعادلة E=1/2mv2   ، ويكون رمز m دلالة على كتلة الالكترون الذي تم تحريره ، ورمز v هو سرعة الإلكترون .

– بعد تطبيق نظرية آينشتاين في النسبية ، ومعها العلاقة بين الطاقة للقوة الدافعة لتلك الجسيمات ، تظهر معنا علاقة في معادلة E= (pc)2+ (mc)2  الكل أس 2 والكل أس 1 على 2، علما أن رمز C  ، هو دلالة على سرعة الضوء في الفراغ ، بينما P هو رمز للقوة الدافعة للجسيمات.

بحث عن التأثير الكهروضوئي .. التطبيقات الحياتية على التأثير الكهروضوئي

بحث عن التأثير الكهروضوئي .. الخلايا الشمسية

الخلايا الشمسية
الخلايا الشمسية

اقرأ أيضا

بحث عن هاليدات الالكيل وهاليدات الاريل

تعتبر الخلايا الشمسية واحدة من أهم التطبيقات على ظاهرة التأثير الضوئي ، والتي حققت طفرة مذهلة في تقديم الطاقة النظيفة للإنسان ، والتي تم صنعها من مادة السيليكون الخاص ، وتعمل مثل عمل البطاريات ، عندما يتم وضعها في ضوء الشمس ، لتقوم بدورها في تخزين الطاقة  ، وإعادة استخدامها في الكثير من المجالات ، من أهمها تقديم التدفئة ، وكذلك الإنارة كبديل عن الكهرباء.

بحث عن التأثير الكهروضوئي .. الألياف البصرية

الألياف البصرية
الألياف البصرية

كما كان للتأثير الكهروضوئي دور هام ، في كل تطبيقات الألياف البصرية ، من خلال استخدام الخلايا الكهروضوئية في عملية الكشف عن الضوء ، من خلال ما يعرف باسم المصاعد والمهابط .

بحث عن التأثير الكهروضوئي .. تكنولوجيا التصوير

من خلال امكانية تحديد الانبعاثات الإلكترونية بعدد الفوتونات ، والتي تصل إلى نقطة محددة ، ويتم من خلالها تحويل تلك الفوتونات الواقعة على جانب المهبط ، إلى صورة على الاتجاه الآخر ، وإعادة استخدامها في المجالات الكهربائية والمجالات المغناطيسية ، وذلك لتركيز الإلكترونات على شاشة فوسفورية ، ويتم إنتاج إلكترون ليصيب الشاشة الفوسفورية  بوميض من الضوء ، ما ينتج عنه إطلاق العديد من الإلكترونات ، ومن الأمثلة على ذلك أنابيب الكاميرات التليفزيونية ، أو ما يعرف باسم مكثفات الصور.

بحث عن التأثير الكهروضوئي شاهد هذا الفيديو شرح بسيط وجميل :