الرئيسية / المزيد / نظرية التأثير الكهروضوئي لاينشتاين والتي حاز علي جائزة نوبل بسببها !

نظرية التأثير الكهروضوئي لاينشتاين والتي حاز علي جائزة نوبل بسببها !

نظرية التأثير الكهروضوئي لاينشتاين والتي حاز علي جائزة نوبل بسببها ! 

بينما كان يجلس في هدوء وهو يغوض في افكاره محاولةً لفهم وتصور الكون

 

 يقاطعه كلام البروفيسور ” سفانتي أوغست أرهينيوس ” بادئاً حفل تكريمه قائلاً :

” صاحب السعادة، السّادة أعضاء الأكاديميّة الملكيّة الموقّرين، السيدات والسادة . بدون أدنى شك لا يوجد في يومنا هذا فيزيائي

اشتهر ولمع اسمه بين الجميع مثل ألبرت آينشتاين. نظريته النسبية توسطت جميع دوائر النقاش لدى الجميع، النظرية تَبرز

بفلسفتها الخاصة لفهم الكون، وإضافة عظيمة للمعرفة العلمية. “

 حصل اينشتاين علي اعلي اهم وارفع الجوائز وهي جائزة نوبل عام  1921 .

تظهر عبقرية اينشتاين في نظرياته التي تركت بصمة في التاريخ حيث انه وراء ل نظرية علمية , يوجد فلسفته الخاصة لتفسير وفهم الكون ,

يعتقد البعض ان اينشتاين حصل علي جائزة نوبل علي النظرية النسبية ولكن في الحقيقة هي نظرية التأثير الكهروضوئي هي الي مُنح الجائزه عليها.

..

“أحيانًا لِنستطيع فهم الكون الكبير، يجب أنْ نراه عن طريق تفاصيله الصغيرة .”

..

نظرية التأثير الكهروضوئي

قام اينشتاين باعداد ورقه بحث علمية توضح ان طاقة الضوء تبعت او تمتص بمكيات منفصله تسمي كوانتم او الكم كما قال ماكس بلانك سابقاً

..

يقول آينشتاين :

“ تكون الطاقة ضمن شعاعٍ منتشر من الضوء على شكل كميات منفصلة غير قابلة للانقسام عن بعضها، وتُمتص أو تُبعث أيضاً ككميّات منفصلة ”

ادي اكتشاف اينشتاين لثورة في فيزياء الكم وادي الي اكتشافه نظرية التاثير الكهروضوئي  

تنص نظريته علي انه عند تعرض مادة موصلة للكهرباء للضوء يمر تيار كهربائي ينتج عن انتقال فوتونات الضوء إلى المادة،

مما يُكسب الإلكترونات طاقة والتي تؤدي لخروج الإلكترونات من مداراتها. وقد سُمي هذا التأثير

بالتأثير الكهروضوئيّ.

 

لاحظ اينشتاين ان الفعل الكهروضوئي يعتمد علي الطول الموجي للموجات وبالتالي علي ترددها وتختلف قيم ترددات المواد

في الاشعاع الكهرومغناطيسي لحدوث ذلك , وفي المواد القلوية يكون الطيف المرئي العادي كافياً 

والاشعاع فوق البنفسجي لباقي المعادن وفوق البنفسجي ذو التردد العالي جداً للمواد اللا معدنية  وقد عبر آينشتاين عن ذلك بهذه المعادلة 

طاقة الفوتون = الطاقة اللازمة لاخراج الالكترون من مداره + الطاقة الحركية المكتسبة للالكترون

E = W + e

E = hv = h * c/λ

حيث ان

  • h  هو ثابت بلانك
  • c ســرعـة الـضوء
  • λ الطــول الموجي
  • W الطاقة اللازمة لاخراج الالكترون من مداره
  • e  الطاقة الحركية المكتسبة

وطبقاً للنظرية فانه عند تسليط الضوء علي لوح معدني ( أ ) والذي لديه شحنة موجبة ويوجد لوح اخر معدني ( ب ) موازي له

ولديه شحنة سالبة ويبعد مسافة ما عن اللوح الاول ,  تقوم الفوتونات بإكساب الإلكترونات طاقة حركة والتي تتسبب في تحررها ،

ويدفعها فرق الجهد للّوح الآخر (ب) ، وعندما يكون اللّوح الأوّل ( أ ) سالب الشحنة، والّلوح الثّاني ( ب ) موجب الشحنة،

فالإلكترونات سوف تتحرّر، و فرق الجهد سيكون المسئول  علي عدد الالكترونات الواصلة للوح الاخر،

حيث سوف ينخفض العدد مع زيادة فرق الجهد حتى يتوقف.

إذا لم يكن هنالك أيّ فرق جهد فسوف يسري تيار أضعف من الأول، لكن أكبر من الثاني، حيث سوف تمتلك بعض الإلكترونات

الطّاقة الكافية للوصول للوح ( ب ) ويمكن قياس التيار الناتج بمقياس أمبير.

يُظهر المخطط التيار المار مع فرق الجهد، ونلاحظ :

 

  • يزداد التيار مع تزايد شدّة الإشعاع – تغير التردد (I1,I2,I3).
  • يتناقص التيار مع زيادة الجهد العكسي، ويتزايد مع زيادة الجهد.
  • قيمة جهد التوقف لا تعتمد على شدة الإشعاع.

..

يحدث الفعل الكهروضوئي للفوتونات التي تمتلك بعض وحدات إلكترون فولت من الطّاقة وحتى 1Mev.

وأدت دراسة التأثير الكهروضوئية إلى تقدم كبير في فهم الطبيعة الكمية للضوء والإلكترونات، كما كان لها ايضاً

الأهميّة في تشكيل مفهوم إزدواجيّة الموجة – والجسيم،

وقد فسرت ايضاً ظاهرة أخرى الا وهي تغيير الضّوء لمسار الشحنات. وايضاً ألقت الضوء على اكتشاف ماكس بلانك

 للعلاقة التي تربط الطّاقة والتردد الذي ينشأ عن تكميم الطّاقة.

أحد أفضل التطبيقات علي نظرية الفعل الكهرضوئي هي الخليّة الكهرضوئيّة،

وهي التي تقوم بتحويل الضوء إلى طافة كهربية بشكل مباشر،

والتي تتألّف منها الألواح الشمسية solar panels،

حيث ولّدت هذه الخلايا – حتى العام 2014 – حوالي 177 جيجا واط حول العالم،

ومن المتوقع أنْ تولد 20% من الطّاقة المولدة الكلية في عام 2050.

بل وايضاً تعتمد المراكب الفضائية على الخلايا الشمسية بشكل أساسي لكي تستطيع تشغيل الحساسات

وأجهزة التبريد والإتصالات،

كما انه اول مرة تم تطبيق الخلايا الشمسية كان علي المركبات الفضائية

سيظل العالم وكل الناس تعترف بعبقرية هذا العالم الذي نتمني ان نري مثله مجددا ً ,ابهرنا دئماً بنظرياته ونتائجها التي نكشتفه صحتها بعد 100 عام 

ونظرياته ادت للتطور العلمي الحديث وتغيير لتصور وفهم الكون .

..

المصادر 

1 … 2

عن Bassam

مصمم ومسوق ومن مؤسسي موقع علوم ❤️

شاهد أيضاً

اكتشاف الطفرة الجينية التي افقدت الثعابين ارجلها

اكتشاف الطفرة الجينية التي افقدت الثعابين ارجلها

اكتشاف الطفرة الجينية التي افقدت الثعابين ارجلها     ‏ ‏دائما ما يحوم الغموض عن …

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

error: Content is protected !!