دو توجيه جديد براي پديده فتوالكتريك

[*میترا*]

دو توجيه جديد براي پديده فتوالكتريك

پديده فوتوالكتريك چيست ؟
در سال 1887 هانريش هرتز در حين انجام آزمايشي متوجه شد كه تاباندن نور با طول موج‌هاي كوتاه مانند امواج فرابنفش به كلاهك فلزي يك الكتروسكوپ كه داراي بار الكتريكي منفي است ، باعث تخليه الكتريكي الكتروسكوپ مي‌شود . وي با انجام آزمايش‌هاي بعدي نشان داد كه تخليه الكتروسكوپ به خاطر جدا شدن الكترون از سطح كلاهك فلزي آن است . اين پديده را فتوالكتريك مي‌نامند . نخستين برخوردها براي توجيه اثر فوتوالكتريك از ديدگاه الكترومغناطيس كلاسيك صورت گرفت كه توانايي توجيه آن را نداشت . سپس انيشتين اين پديده را با توجه به ديدگاه كوانتومي پلانك توجيه كرد .

نارسايي الكترومغناطيس كلاسيك در توجيه اثر فتوالكتريك :
پس از كشف پديده فوتوالكتريك توسط هرتز ، وقتي كه فيزيكدانان به تكرار اين آزمايش پرداختند ، با كمال تعجب متوجه شدند كه شدت نور ، تاثيري بر انرژي الكترون‌هاي صادر شده ندارد . اما تغيير طول موج نور ، بر انرژي الكترون‌ها موثر است ، مثلا سرعتي كه الكترون‌ها بر اثر نور آبي بدست مي‌آورند ، بيشتر از سرعتي است كه بر اثر تابش نور زرد به دست مي‌آورند .
همچنين تعداد الكترون‌هايي كه در نور آبي با شدت كمتر از سطح فلز جدا مي‌شوند ، كمتر از تعداد الكترون‌هايي است كه بر اثر نور زرد شديد صادر مي‌شوند ، اما باز هم سرعت الكترون‌هايي كه بر اثر نور آبي صادر مي‌شوند ، بيشتر از سرعت الكترون‌هايي است كه توسط نور زرد صادر مي‌شوند . علاوه بر آن نور قرمز ، هر قدر هم كه شديد باشد ، نمي‌تواند از سطح بعضي از فلزات الكترون جدا كند .
الكترونهاي ظرفيت در داخل فلز آزادي حركت دارند ، اما به فلز مقيد هستند . براي جدا كردن آنها از سطح فلز بايستي انرژي به اندازه‌اي باشد كه بتواند بر انرژي بستگي چيره شود ، در صورتي كه اين انرژي كمتر از مقدار لازم باشد ، نمي‌تواند الكترون را از سطح فلز جدا كند . طبق نظريه الكترومغناطيس كلاسيك ، انرژي الكترومغناطيسي كميتي پيوسته است ، لذا هر تابشي مي‌بايست در الكترون ذخيره و با انرژي قديمي كه الكترون داشت ، جمع مي‌شد تا زماني كه انرژي مورد نياز تامين گردد و الكترون از سطح فلز جدا شود . از طرف ديگر چون مقدار انرژي مقيد الكترون‌هاي داخل فلز ، برابر هستند اگر انرژي لازم براي جدا شدن آنها به اندازه كافي مي‌رسيد ، ميبايست با جدا شدن يك الكترون از سطح فلز ، تعداد زيادي الكترون آزاد شود .
همچنين با توجه به اينكه انرژي كميتي پيوسته است ، ميبايست انرژي تابشي بين الكترون‌هاي آزاد ، توزيع مي‌شد تا هنگامي كه انرژي همه الكترونها به ميزان لازم نمي‌رسيد ، نمي‌بايست انتظار جدا شدن الكتروني را داشته باشيم ، به عبارت ديگر نمي‌بايست به محض تابش ، شاهد جدا شدن الكترون از سطح فلز بود .