**الظاهرةالكهروضوئية/
في عام 1887 وجد هيرتز أنه عند تعريض فجوة شرارية واقعة تحت جهد مرتفع للأشعة فوقالبنفسجية يسهل التفريغ خلال الهواء بمعنى أن التفريغ يحدث على مسافة بينالالكترودين لا يحدث فيها تفريغ إذا كانت الأشعة غير موجودة، وقد اكتشف هيرتز أنأشعة الضوء إذا سقطت على سطح معدني فإنها تتسبب في انبعاث الكترونات من هذا السطحويمكن رصد هذه الظاهرة بالتجربة التالية نشحن كشاف كهربائي بشحنة سالبة ونلامس قرصالكشاف بصفيحة من الزنك ونسقط عليها أشعة فوق بنفسجية ؛ نلاحظ انطباق ورقتي الكشاف،أما إذا شحن الكشاف بشحنه موجبة نلاحظ أن انفراج ورقتي الكشاف يزداد.

*مصطلحات/
-الظاهرة الكهروضوئية:
هي ظاهرة انطلاق الالكترونات من سطوح الفلزات عند تعرضها للضوء أولموجات كهرومغناطيسية مناسبة.
-الخلية الكهروضوئية:
أنبوبة من الزجاج أو الكوارتز مفرغة من الهواء بداخلها صفيحة معدنيةنصف اسطوانية تغطى بفلز معين - الكاثود - وفي محور الاسطوانة سلك معدني - آنود - ويثبت الجميع على قاعدة عازلة.

*خصائص الظاهرة الكهروضوئية/

أولا:تتحقق الظاهرةالكهروضوئية إذا كان تردد الموجات الساقطة أكبر من تردد معين يسمى تردد العتبة.

تردد العتبة:
هو أقل تردد للضوء الساقط يكفي لانبعاث الالكترونات من سطحالفلز دون إكسابها طاقة حركة ويعتمد على نوع المادة التي تغطي سطح الكاثود.
ثانيا: يحدث الانبعاث الكهروضوئي بمجرد سقوط الموجات الكهرومغناطيسية ذاتالتردد المناسب على سطح الكاثود مهما كانت شدة هذه الموجات ضعيفة بمعنى أن تحققالظاهرة لا يحتاج إلى تخزين طاقة.
ثالثا:يعتمد عدد الالكترونات المنبعثة من سطح الكاثود على شدة الضوء الساقطبمعنى أنه تزداد شدة التيار المار في دائرة الخلية الكهروضوئية بزيادة شدة الضوءالساقط.
رابعا:تزداد القيمة العظمى لطاقة حركة الالكترونات المنبعثة من سطح الفلزبزيادة تردد الضوء الساقط.

*النظرية الموجية:
- لم تستطع تفسير وجود ترددالعتبة أو الطول الموجي الحرج.
- لم تستطع تفسير الانطلاق الفوري للالكترونات منسطح الفلز بمجرد سقوط ضوء يمتلك تردد أكبر من تردد العتبة مهما كانت شدته ضعيفة.
- لم تستطع تفسير اعتماد طاقة حركة الالكتروناتالضوئية المنبعثة من سطح الكاثود على تردد الضوءالساقط.

*تفسير اينشتاين للظاهرة الكهروضوئية/
- افترض اينشتاين أن الضوء عبارة عن كمات من الطاقة أسماها فوتونات.
-إذا أي موجة كهرومغناطيسية ذات تردد معين هي سيل من الفوتونات.
- كل فوتون يمتلك طاقة تحسب من المعادلة E= hf .
- عند سقوط الضوء على سطح الفلز تتعامل فوتوناته مع الكترونات السطحبشكل فردي.
- كل فوتون من فوتونات الضوء الساقط يتعامل مع إلكترون واحد فقطويمنحه طاقتهويستغل الإلكترون هذه الطاقة لأمرين:
- الأمر الأول هو استنفاد جزء من الطاقة للتحرر من سطح الفلز، ويسمىهذا الجزء دالة الشغل ( أقل طاقة للفوتون تسمح بانبعاث إلكترون من سطح فلز ماوتعتمد على نوع الفلز ) وهي ثابتة للمادة الواحدة.
الأمر الثاني هو استنفاد الجزء المتبقي من الطاقة في اكتساب طاقة حركةللخروج من السطح.

ومعادلة اينشتاين لتفسيرالظاهرة الكهروضوئية هي hf = W + 1/2 mv2
W = h f o دالة الشغل
h ثابت بلانك
1 / 2 mv2 = h ( f - fo )

*تجربة لتحقيق معادلة اينشتاين/

أدوات التجربة:
مصباح بخار الزئبق - مجموعة من المرشحاتاللونية للحصول على أشعة ضوئية أحادية اللون ذات ترددات مختلفة - خلية كهروضوئية - مقسم جهد - بطارية - مفتاح عاكس - فولتميتر - ميكرو أميتر
خطوات العمل والملاحظات:
- نسقط ضوء وحيد اللون على الكاثود.
- عند توصيل الأنود بالقطب الموجب للبطاريةوالكاثود بالقطب السالب نستخدم موزع الجهد لزيادة فرق الجهد بالتدريج.
- نلاحظ أن شدة التيار تزداد ثم تثبت ( تصبح غيرمعتمدة على الفولتية ) وتسمى القيمة تيار الإشباع.
- شدة التيار الكهربائي تعتبر معيارا كمياللظاهرة الكهروضوئية حيث أنه بزيادة شدة الضوء الساقط عند ثبوت فرق الجهد تزداد شدةالتيار.
- عند إنقاص الجهد مع ثبات شدة الضوء نلاحظ أنشدة التيار تتناقص ولكن لا تصل إلى الصفر بمعنى أن التيار لا ينعدم في الدائرةالخارجية حتى عندما يكون فرق الجهد مساويا للصفر وتعليل ذلك أن فوتونات الضوءالساقط تمتلك طاقة كبيرة تكفي لانبعاث الالكترونات من سطح الفلز وتزويدها بطاقةحركة.
- باستخدام المفتاح العاكس نبدل توصيل قطبيالبطارية بحيث يتصل الآنود بقطبها السالب والكاثود بالقطب الموجب.
- بزيادة الجهد السالب على الآنود بواسطة مقسمالجهد يزداد المجال المعاكس ويقل عدد الالكترونات التي تستطيع الوصول إلى الآنودونستمر في زيادة الجهد حتى تصبح شدة التيار مساوية للصفر ويتوقف التيار ويسمى الجهدفي هذه الحالة جهد الإيقاف.

جهد الإيقاف أو جهد الإعاقة:
هو أقل جهد يلزم لإيقاف الالكترونات ذات أقصىطاقة حركة من الوصول إلى الآنود.

حساب طاقة الحركة:
بما أن طاقة وضع الالكترونات عند وصولها إلىالأنود = طاقة الحركة الابتدائية للالكترونات
1/2 mv2 max = Vo e
hf = W + 1/2 mv2 max
hf = W + Vo e
Vo e = hf - h f o
Vo = hf/ e -W / e
المعادلة الأخيرة يمكن مقارنتها بمعادلة خطمستقيم ( ص = أ س + ب ) وبرسم العلاقة بين التردد على المحور السيني وجهد الإيقافعلى المحور الصادي نحصل على الشكل كما في الصورة ومنه يمكن إيجاد تردد العتبة(الجزء المقطوع من محور السينات ) ويمكن حساب ثابت بلانك من العلاقة:
tan Ø= h / e

**ملاحظات هامة**
- تعتمد طاقة الحركة على تردد الضوء الساقط ( طولالموجة ) ونوع مادة الكاثود ولا تعتمد على شدة الضوء الساقط وكلما زاد الطول الموجيللضوء الساقط كلما قلت طاقة الحركة للالكترونات وعند طول موجي معين لا تتحققالظاهرة الكهروضوئية.
- الطول الموجي الحرج هو أكبر طول موجي للضوءالساقط يكفي لانبعاث الكترونات من سطح الفلز دون إكسابها طاقة حركة.



lgow hg/hivm hg;iv, q,zdm lld. hg/hivm hg;iv, q,zdm