سلط ضوء على مهبط خلية ضوئية، وكان تردد الضوء أكبر من تردد العتبة لفلز المهبط، كيف تفسر نظرية أينشتاين للتأثير الكهروضوئي حقيقة زيادة تيار الإلكترونات الضوئية كلما زادت شدة الضوء؟

كل فوتون يحرر إلكتروناً ضوئياً، الضوء ذو الشد العالية يسبب تحرير عدد إلكترونات ضوئية أكثر لكل ثانية.

حل اتقان المفاهيم

خريطة المفاهيم:

29. أكمل خريطة المفاهيم أدناه باستخدام المصطلحات التالية: الطبيعة المزدوجة، الكتلة، الخصائص الموجية، الزخم، الحيود.

إتقان المفاهيم:

30. الضوء المتوهج. يضبط مصباح كهربائي متوهج باستخدام مفتاح تحكم، ماذا يحدث للون الضوء الصادر عن المصباح عند إدارة مفتاح التحكم إلى أقل قراءة؟

يصبح الضوء أكثر احمراراً.

31. وضح مفهوم تكمية الطاقة.

تكميم الطاقة يعني أن الطاقة يمكن أن توجد على شكل مضاعفات صحيحة لكمية ما.

32. ما الذي تم تكميته في تفسير ماكس بلانك لإشعاع الأجسام المتوهجة؟

إن الطاقة الاهتزازية للذرات المتوهجة مكممة.

33. ماذا تسمى كماّت الضوء؟

الفوتون.

34. سلط ضوء على مهبط خلية ضوئية، وكان تردد الضوء أكبر من تردد العتبة لفلز المهبط، كيف تفسر نظرية أينشتاين للتأثير الكهروضوئي حقيقة زيادة تيار الإلكترونات الضوئية كلما زادت شدة الضوء؟

كل فوتون يحرر إلكتروناً ضوئياً، الضوء ذو الشد العالية يسبب تحرير عدد إلكترونات ضوئية أكثر لكل ثانية.

35. وضح كيف فّسرت نظرية أينشتاين حقيقة أن الضوء الذي تردده أقل من تردد العتبة لفلز لا يحرر إلكترونات ضوئية منه، بغض النظر عن شدة الضوء؟

الفوتونات ذات التردد الأقل من تردد العتبة ليس لها طاقة كافية لتحرير إلكترون، إذا ازدادت شدة الضوء فإن عدد الفوتونات يزداد ولكن طاقتها لا تزداد، وتبقي الفوتونات غير قادرة على تحرير إلكترون.

36. الفيلم الفوتوغرافي. لأن أنواع معينة من أفلام الأبيض والأسود ليست حساسة للضوء الأحمر، فإنه يمكن تحميضها في غرفة مظلمة مضاءة بضوء أحمر فسر ذلك بناء على نظرية الفوتون للضوء.

فوتونات الضوء الأحمر ليس لها طاقة كافية لإحداث تفاعل كيميائي للفيلم الذي يتعرض له.

37. كيف أظهر تأثير كومبتون أن للفوتونات زخماً، كما أن لها طاقة؟

تنقل التصادمات المرنة كلاً من الزخم والطاقة فقط إذا كان للفوتونات زخم يمكنها من تحقيق المعادلات.

38. الزخم p لجسيم مادي يعطى بالمعادلة p = mv هل تستطيع حساب زخم فوتون مستخدم المعادلة نفسها؟ وضح إجابتك.

لا، لأن استخدام هذه المعادلة تجعل زخم الفوتون صفراً لأن الفوتونات مهملة الكتلة، وهذه النتيجة غير صحيحة لأن الفوتونات المهملة الكتلة زخمها ليس صفراً.

39. وضح كيف يمكن قياس الخصائص التالية للإلكترون؟

a. الشحنة.

وازن بين قوة الجذب مع قوة المجال الكهربائي المؤثرين في الشحنة.

b. الكتلة.

وازن بين قوة المجال الكهربائي مع قوة المجال المغناطيسي لإيجاد ثم استخدم قيمة q المقاسة.

c. الطول الموجي.

شتت الإلكترونات عن سطح الكريستال وقم بقياس زوايا الحيود.

40. وضح كيف يمكن قياس الخصائص التالية للفوتون؟

a. الطاقة.

قس الطاقة الحركية KE للإلكترونات المتحررة من الفلز بطولين موجيين اثنين مختلفين على الأقل، أو قس الطاقة الحركية للإلكترونات المتحررة من معدن معلوم عند طول موجي واحد فقط.

b. الزخم.

قس التغير في الطول الموجي لأشعة X المشتتة بواسطة المادة.

c. الطول الموجي.

قس زاوية الحيود عندما ينفذ الضوء خلال شقين أو محزوز حيود، وقس عرض نمط الحيود للشق المفرد، أو قس الزاوي التي ينحرف الضوء عندها عند نفاذه خلال المنشور.