ظاهرة التأثير الكهروضوئي

التعريف

• عندما يسقط ضوء على الكاثود، حتى بدون تسخين الفتيلة، يمر أيضًا تيار كهربي في دائرة الخلية الكهروضوئية.
• معنى ذلك أن الإلكترونات تحررت بفعل الضوء.
• التأثير الكهروضوئي: انطلاق الإلكترونات من سطح معدني بسبب سقوط ضوء عليه، وتسمى الإلكترونات المنطلقة إلكترونات ضوئية (Photoelectrons).

ما تتوقعه النظرية الكلاسيكية

• لو كان الضوء موجات كهرومغناطيسية تمتصها الإلكترونات، لكان:
• التيار (عدد الإلكترونات المنطلقة) يتوقف على شدة الموجة الساقطة بصرف النظر عن تردد الضوء.
• الطاقة الحركية للإلكترونات (وسرعتها) تزداد بزيادة شدة الإضاءة.
• تسليط ضوء ضعيف لمدة طويلة كافيًا لإعطاء الإلكترونات الطاقة اللازمة للتحرر مهما كان التردد.

ما تثبته المشاهدة العملية

• انطلاق الإلكترونات يتوقف أساسًا على تردد الضوء وليس على شدته.
• لا تنطلق إلكترونات إلا إذا كان تردد الضوء أعلى من تردد حرج \(ν_{c}\)، مهما كانت الشدة.
• إذا كان ν أعلى من \(ν_{c}\) فإن التيار الكهروضوئي يزداد بزيادة شدة الضوء.
• إذا كان ν أقل من \(ν_{c}\) فلا ينطلق إلكترون مهما زادت الشدة أو طال زمن التعرض.
• الطاقة الحركية للإلكترونات المنطلقة (وسرعتها) تتوقف على تردد الضوء، لا على شدته.
• انطلاق الإلكترونات لحظي؛ فلا توجد فترة انتظار لتجميع الطاقة، حتى لو كانت الإضاءة ضعيفة جدًا.
• لا تفسر النظرية الموجية الكلاسيكية أيًا من هذه المشاهدات، ولهذا نشأت الحاجة إلى تفسير جديد.