>



>((انیشتین)) تابش را متشکل از مجموعه‌ای از کوانتومهایی با انرژی hv در نظر گرفت که در آن v فرکانس‌ نور و h ثابت پلانک معروف است. جذب تک کوانتوم بوسیله الکترون ، فرآیندی که ممکن است در زمانی کمتر از 10^-9 ثانیه صورت گیرد، انرژی الکترون را به اندازه hv افزایش می‌دهد. مقداری از این انرژی باید صرف جدا کردن الکترون از فلز شود. از طرف دیگر ، گفتیم که هر فلزی دارای یک فرکانس آستانه است که در فرکانسهای پایینتر از آن فتوالکتریک غیر ممکن است.

بنابراین اگر فرکانس‌ آستانه را با v₀ نشان دهیم، در این صورت کمیت w = hv₀ به عنوان تابع کار فلز تعریف می‌شود. بنابراین شرط ایجاد اثر فوتوالکتریک این است که hv (انرژی نور تابشی بر سطح کاتد) بیشتر یا مساوی w باشد. اگر سرعت الکترون گسیل شده از کاتد را با V نشان دهیم، همواره بین فرکانس‌ نور تابشی ، سرعت فتوالکترونها و تابع کار رابطه زیر برقرار است:


::~~green:__mv²/2 = hv - w__~~::

رابطه فوق از ((قانون بقای انرژی)) حاصل می‌گردد. این رابطه به فرمول انیشتین نیز معروف است. میلیکان آزمایشهای جامعی انجام داد و صحت فرمول انیشتین را تثبیت نمود. آنچه ((آزمایش م��لیکان|آزمایشهای میلیکان)) و پیشینیان ثابت کرد این بود که بعضی اوقات نور نظیر مجموعه‌ای از ذرات رفتار می‌کند و این ذرات می‌توانند بطور انفرادی عمل کنند، طوری که می‌توان به موجودیت یک تک فوتون فکر کرد و به دنبال خواص آن بود. (ماهیت ذره‌ای نور) نتیجه جنبی این آزمایشها حاکی از اطلاعاتی در مورد فلزات بود، آشکار شد که تابع کار W از مرتبه چند الکترون ولت است (1ev=1.6x10^-19j) و این می‌توانست با سایر خواص فلزات هم بسته باشد.

تمام سایت صفحات دانشنامه دیگر سایتها گالری های تصویر تصاویر فایلها انجمن جستجو در عنوان عنوان دقیق در متن       منو  خانه دانشنامه   دانشنامه  صفحه های تصادفی  آخرین تغییرات  رتبه بندی ها  زمین تمرین   انجمن  انجمن ها را فهرست کن  رتبه بندی ها   گالری تصویر  گالری ها  رتبه بندی ها   گالری فایل  گالری ها را فهرست کن  رتبه بندی ها  کاربر Online 369 کاربر online تاریخچه ی: پدیده فوتوالکتریک تفاوت با نگارش: 2 Lines: 1-37 Lines: 1-61   !دید کلی   !دید کلی - بعد از اینکه ((پلانک)) فرمول اساسی خود را در مورد ((تابش جسم سیاه)) ارائه داد و چنین استدلال نمود که تابش دارای طبیعت کوانتومی‌ است، یعنی ((تابش الکترومغناطیسی)) از مجموعه‌ای از کوانتوم‌های انرژی به نام ((فوتون)) تشکیل شده است، تحول شگرفی در ((علم فیزیک)) حاصل شد. بطوری که با استفاده از این مفهوم ((اثر تابش بر ماده|اندرکنش‌های مختلف تابش با ماده)) که نظریه کلاسیک در توجیه آنها ناتوان بود، بطور کامل تشریح گردید. از جمله این اندرکنش‌ها ، اندرکن��ی است که به نام فوتوالکتریک معروف است. + بعد از اینکه ((پلانک)) فرمول اساسی خود را در مورد ((تابش جسم سیاه)) ارائه داد و چنین استدلال نمود که تابش دارای طبیعت کوانتومی‌ است، یعنی ((تابش الکترومغناطیسی)) از مجموعه‌ای از کوانتومهای انرژی به نام ((فوتون)) تشکیل شده است، تحول شگرفی در ((علم فیزیک)) حاصل شد. بطوری که با استفاده از این مفهوم ((اثر تابش بر ماده|اندرکنشهای مختلف تابش با ماده)) که نظریه کلاسیک در توجیه آنها ناتوان بود، بطور کامل تشریح گردید. از جمله این اندرکنشها ، اندرکنشی است که به نام ~~green:فوتوالکتریک~~ معروف است. {img src=img/daneshnameh_up/c/c6/photoelectriceffect.gif} اگر یک صفحه فلزی را تحت تابش امواج پر انرژی قرار دهیم، پرتو کاتدی و یا الکترونهای شتابدار از صفحه فلزی منتشر می‌شود. و همچنین اگر ����ن دو صفحه فلزی ((اختلاف پتانسیل الکتریکی)) بسیار زیادی ایجاد کنیم، الکترونهای لایه ظرفیت اتمهای فلز ، انرژی زیادی دریافت می‌کنن�� و در نتیجه سطح فلز را ترک می‌کنند و به سمت ((آند و کاتد|آند)) پیش می‌روند. در این عمل چون هم نور و ((الکتریسیته)) دخالت دارند به این پدیده ، اثر فوتو الکتریک می‌گویند. در واقع تمام مواد (جامد ، مایع و گاز) می‌توانند در شرایط خاصی تحت تأثیر اثر فوتوالکتریک ، پرتو کاتدی از خود گسیل کنند، گاهی به پرتو کاتدی ، فتوالکترون نیز می‌گویند. اثر فتوالکتریک هر جسمی با گسیل ((فرکانس)) مشخصی از موج انجام می‌شود. اگر فرکانس موج برای جسم خاصی کمتر از حد معین باشد، که به آن بسامد قطع می‌گویند، اثری از فتوالکتریک مشاهده نخواهد شد. اما طبق قوانین الکترودینامیک کلاسیک ، موج با برخورد به صفحه فلزی مقداری انرژی به آن منتقل می‌کند و به مرور زمان این انرژی انباشته می‌شود تا اینکه انرژی مورد نیاز برای گسیل الکترون فراهم شود. اما در آزمایشگاه خلاف آنچه که در فیزیک کلاسیک گفته شد، روی می‌دهد، یعنی گسیل موج با فرکانس کمتر از حد معین به فلزی هرگز پرتو کاتدی منتشر نمی‌کند.   !تاریخچه   !تاریخچه - در سال 1887، ((اثر فوتو الکتریک)) توسط ((هرتز)) کشف شد. او در حالیکه سرگرم آزمایشهای معروف خود درباره ((امواج الکترومغناطیسی)) بود، دریافت که طول جرقه القا شده در مدار ثانویه هنگامی ‌کاهش می‌یابد که دو انتهای شکاف جرقه در برابر ((امواج فرابنفش|نور ماورا بنفش)) که از جرقه در مدار اولیه می‌آمد، پوشانده شود. !ساختار فوتو الکتریک dir align = Center> + در سال 1887 ، اثر فوتو الکتریک توسط ((هرتز)) کشف شد. او در حالی که سرگرم آزمایشهای معروف خود درباره امواج الکترومغناطیسی بود، دریافت که طول جرقه القا شده در مدار ثانویه هنگامی ‌کاهش می‌یابد که دو انتهای شکاف جرقه در برابر ((امواج فرابنفش|نور ماورا بنفش)) که از جرقه در مدار اولیه می‌آمد، پوشانده شود. !ساختار فوتو الکتریک /> left>r /> >   {picture=PH_A_F_E_02.jpg}   {picture=PH_A_F_E_02.jpg}   +   +
-	یک محفظه شیشه‌ای در نظر بگیرید که در دو انتهای آن ، ((آند)) و ((کاتد|کاتدی)) تعبیه شده است و داخل محفظه ((خلا)) می‌باشد. اگر بر سطح کاتد ، نوری با ((فرکانس)) معین بتابانیم، با احراز شرایط خاص ، فلز کاتد ((الکترون)) گسیل می‌کند. اگر آند و کاتد را به یک مدار خارجی وصل بکنیم، الکترون گسیل شده ، جذب آند شده و یک ((جریان فوتوالکتریک|جریان فوتو الکترونی)) در مدار خارجی برقرار می‌گردد.	+	یک محفظه شیشه‌ای در نظر بگیرید که در دو انتهای آن ، آند و کاتدی تعبیه شده است و داخل محفظه خلا می‌باشد. اگر بر سطح کاتد ، نوری با فرکانس معین بتابانیم، با احراز شرایط خاص ، فلز کاتد الکترون گسیل می‌کند. اگر آند و کاتد را به یک مدار خارجی وصل بکنیم، الکترون گسیل شده ، جذب آند شده و یک جریان فوتو الکترونی در مدار خارجی برقرار می‌گردد.
	!مشخصات اثر فوتوالکتریک		!مشخصات اثر فوتوالکتریک
-	*هر ((فلز|فلزی)) دارای یک فرکانس‌ ویژه است، بطوری که اگر فرکانس ((نور)) تابشی کمتر از این مقدار ویژه باشد، هیچ الکترونی از سطح کاتد گسیل نمی‌شود. این فرکانس‌ ویژه را ((فرکانس‌ آستانه)) می‌گویند. شایان ذکر است که فرکانس‌ آستانه از فلزی به فلز دیگر ، تغییر می‌کند و هر فلزی دارای فرکانس‌ آستانه مخصوص به خود است. براساس نظریه کلاسیک این خصوصیت غیرقابل ‌توجیه بود. *بزرگی جریان فوتو الکترونی با ((شدت نور)) تابیده بر سطح کاتد مناسب است، بطوری که اگر شدت افزایش یابد، مقدار جریان فوتو الکترونی نیز افزایش پیدا می‌کند. این موضوع توسط نظریه کلاسیک قابل توجیه بود. *انرژی فوتو الکترونها از شدت نور تابیده بر سطح کاتد مستقل است ولی با فرکانس نور تابشی بصورت خطی تغییر می‌کند. این خاصیت در نظریه کلاسیک غیرقابل‌توجیه بود. *((گسیل الکترون)) از سطح کاتد بصورت آنی صورت می‌گیرد، یعنی بلافاصله بعد از تابش ، الکترون گسیل می‌شود. به عبارت دیگر ، ت��خیر زمان بین تابش و گسیل الکترون هرگز مشاهده نشده است، یا لااقل زمانی بیشتر از 10-9 ثانیه ، حتی با تابش فرودی با شدت بسیار کم نیز مشاهده نشده است. *اثر فوتو الکتریک توسط ((الکترون آزاد|الکترونهای تقریبا آزاد)) صورت می‌گیرد، یعنی الکترونهای لایه‌های داخلی فلز در این اثر دخالت ندارند.	+	*هر فلزی دارای یک فرکانس‌ ویژه است، بطوری که اگر فرکانس نور تابشی کمتر از این مقدار ویژه باشد، هیچ الکترونی از سطح کاتد گسیل نمی‌شود. این فرکانس‌ ویژه را فرکانس‌ آستانه می‌گویند. شایان ذکر است که فرکانس‌ آستانه از فلزی به فلز دیگر ، تغییر می‌کند و هر فلزی دارای فرکانس‌ آستانه مخصوص به خود است. بر اساس نظریه کلاسیک این خصوصیت غیر قابل ‌توجیه بود. *بزرگی جریان فوتو الکترونی با شدت نور تابیده بر سطح کاتد مناسب است، بطوری که اگر شدت افزایش یابد، مقدار جریان فتو الکترونی نیز افزایش پیدا می‌کند. این موضوع توسط نظریه کلاسیک قابل توجیه بود. *انرژی فوتو الکترونها از شدت نور تابیده بر سطح کاتد مستقل است، ولی با فرکانس نور تابشی بصورت خطی تغییر می‌کند. این خاصیت در نظریه کلاسیک غیرقابل‌توجیه بود. *گسیل الکترون از سطح کاتد بصورت آنی صورت می‌گیرد، یعنی بلافاصله بعد از تابش ، الکترون گسیل می‌شود. به عبارت دیگر ، ت��خیر زمان بین تابش و گسیل الکترون هرگز مشاهده نشده است، یا لااقل زمانی بیشتر از 10-9 ثانیه ، حتی با تابش فرودی با شدت بسیار کم نیز مشاهده نشده است. *اثر فتو الکتریک توسط الکترونهای تقریبا آزاد صورت می‌گیرد، یعنی الکترونهای لایه‌های داخلی فلز در این اثر دخالت ندارند.
	!اساس کار فوتو الکتریک		!اساس کار فوتو الکتریک
-	dir align = Center>	+	left>r /> >   {picture=PH_A_F_E_03.jpg}   {picture=PH_A_F_E_03.jpg} - ((انیشتین)) تابش را متشکل از مجموعه‌ای از کوانتوم‌هایی با انرژی hv در نظر گرفت که در آن v فرکانس‌ نور و h ((ثابت پلانک)) معروف است. جذب تک کوانتوم بوسیله الکترون ، فرآیندی که ممکن است در زمانی کمتر از 10-9 ثانیه صورت گیرد، انرژی الکترون را به اندازه hv افزایش می‌دهد. مقداری از این انرژی باید صرف جدا کردن الکترون از فلز شود. از طرف دیگر ، گفتیم که هر فلزی دارای یک فرکانس آستانه است که در فرکانسهای پایین‌تر از آن فوتوالکتریک غیر ممکن است. بنابراین اگر فرکانس‌ آستانه را با v0 نشان دهیم، در این صورت کمیت w=hv0 به عنوان ((تابع کار فلز)) تعریف می‌شود. بنابراین شرط ایجاد اثر فوتوالکتریک این است که hv (انرژی نور تابشی بر سطح کاتد) بیشتر یا مساوی w باشد. اگر سرعت الکترون گسیل شده از کاتد را با V نشان دهیم، همواره بین فرکانس‌ نور تابشی ، سرعت فوتوالکترون‌ها و تابع کار رابطه زیر برقرار است: ::1/2mv2=hv-w:: رابطه فوق از ((قانون بقای انرژی)) حاصل می‌گردد. این رابطه به فرمول انشتین نیز معروف است. ((میلیکان)) آزمایش‌های جامعی انجام داد و صحت فرمول انشتین را تثبیت نمود. آنچه آزمایش��های میلیکان و پیشینیان ثابت کرد این بود که بعضی اوقات ((نور)) نظیر مجموعه‌ای از ذرات رفتار می‌کند و این ذرات می‌توانند بطور انفرادی عمل کنند، طوری که می‌توان به موجودیت یک تک ((فوتون)) فکر کرد و به دنبال خواص آن بود.(((ماهیت ذره‌ای نور))) نتیجه جنبی این آزمایش‌ها حاکی از اطلاعاتی در مورد فلزات بود، آشکار شد که تابع کار W از مرتبه چند الکترون ولت است (1ev=1.6x10-19j). و این می‌توانست با سایر ((خواص فلزات)) هم بسته باشد.	+
	!مباحث مرتبط با عنوان		!مباحث مرتبط با عنوان
-	*((آند))	+	*((آند و کاتد))
	*((اثر تابش بر ماده))		*((اثر تابش بر ماده))
	*((اثر فوتو الکتریک))		*((اثر فوتو الکتریک))
	*((الکترون آزاد))		*((الکترون آزاد))
	*((تابش الکترومغناطیسی))		*((تابش الکترومغناطیسی))
	*((تابش جسم سیاه))		*((تابش جسم سیاه))
	*((تابع کار فلز))		*((تابع کار فلز))
	*((ثابت پلانک))		*((ثابت پلانک))
	*((جریان فوتوالکتریک))		*((جریان فوتوالکتریک))
	*((شدت نور))		*((شدت نور))
	*((فرکانس‌ آستانه))		*((فرکانس‌ آستانه))
	*((فوتون))		*((فوتون))
	*((قانون بقای انرژی))		*((قانون بقای انرژی))
	*((کاتد))		*((کاتد))
	*((گسیل الکترون))		*((گسیل الکترون))
	*((ماهیت ذره‌ای نور))		*((ماهیت ذره‌ای نور))

تاریخ	شماره نسخه	کاربر	توضیح	اقدام
سه شنبه 13 دی 1384 [14:29 ]	3	مجید آقاپور		جاری
چهارشنبه 21 بهمن 1383 [09:26 ]	2	حسین خادم		v  c  d  s
یکشنبه 29 آذر 1383 [07:11 ]	1	حسین خادم		v  c  d  s

---