تتكون الخلية الكهروضوئية من :
– الكاثود: و يكون عبارة عن صفيحة موصلة مقعرة يطلى سطحها الداخلي بطبقة رقيقة من فلز قلوي يتميز بتأثره بالضوء و تنطلق منه الإلكترونات كفلز السيزيوم مثلا.
– الأنود:و يكون عبارة عن سلك فلزي أو صفيحة موصلة صغيرة القطر تستخدم لجذب الإلكترونات المنبعثة من الكاثود.كما أن طبيعة شكله تسمح بوصول الضوء للكاثود.
– الانتفاخ الزجاجي: يستخدم لاحتواء أجزاء الخلية و للسماح الضوء الساقط بالنفاذ للكاثود ،و يفرغ من الهواء لتقليل
الفقد في طاقة الالكترونات المنطلقة نتيجة الاصطدامات مع جزيئات الهواء،و بالتالي ضمان وصولها للكاثود.
العلاقة بين شدة التيار الكهروضوئي و كل من جهد الأنود و شدة الضوء الساقط عليه.
-التيار الكهروضوئي هو التيار الناتج من سريان الالكترونات من الكاثود للأنود نتيجة تسليط ضوء ذو شدة معينة على الكاثود.
وتزداد قيمة التيار الكهروضوئي بزيادة شدة الضوء الساقط على الكاثود أو بزيادة فرق الجهد بين الكاثود و الأنود.
– تثبت قيمة التيار الكهروضوئي عند قيمة معينة بعد فترة من تسليط الضوء.و تفسير ذلك أن جميع إلكترونات الكاثود
قد تم جذبها بواسطة الأنود.و تسمى شدة التيار في هذه الحالة بتيار الإشباع Is( (Saturation current
– أيضا فإن قيمة التيار لا تساوي صفرا عندما يكون فرق الجهد بين طرفي الخلية يساوي صفرا و هذا نتيجة لأن الالكترونات
المنطلقة من الكاثود تمتلك طاقة حركية تمكنها من الوصول للأنود دون الحاجة لوجود فرق جهد.
-تسمى أقل قيمة مطلقة للجهد السالب للانود الذي تصبح عنده شدة التيار الكهروضوئي مساوية للصفر بجهد الإيقاف أو جهد القطع (Stopping potential).
و سبب ذلك أن جميع الإلكترونات المنبعثة من الكاثود لن يسمح لها بالوصول للأنود حيث تتباطأ و تقل سرعتها نتيجة للجهد السالب على الأنود
ثم ما تلبث إلا أن تتجه مسرعة للكاثود مرة أخرى .و قيمة جهد القطع هذه ثابتة لجميع قيم شدة الضوء و تعتمد على نوع مادة الكاثود.
تنطلق الإلكترونات من سطح الفلز بسرعات مختلفة ،و يمكن حساب سرعتها بقانون الحركة
حيث يمكن إيقاف بعضها (الأقل سرعة)عند قيم صغيرة للجهد السالب للأنود،بينما احتاج الأمر لقيم أعلى للجهد لإيقاف أسرعها .
وهذا الجهد السالب يكون مجال كهربائي بين الكاثود و الأنود يبذل شغلا على أسرع الإلكترونات
وهذا المرجع: http://www.fsc.uaeu.ac.ae/physics/St…%20physics.htm
وهذي معلومات ثانية عن الظاهرة الكهروضوئية: من مرجع آخر إن شاء الله تفيدكم:
الظاهرة الكهروضوئية
هي ظاهرة انطلاق الالكترونات من سطوح الفلزات عند تعرضها للضوء أو لموجات كهرومغناطيسية مناسبة
الخلية الكهروضوئية
انبوبة من الزجاج أو الكوارتز مفرغة من الهواء بداخلها صفيحة معدنية نصف اسطوانية تغطى بفلز معين – الكاثود – وفي محور الاسطوانة سلك معدني – انود – ويثبت الجميع على قاعدة عازلة
خصائص الظاهرة الكهروضوئية
أولا : تتحقق الظاهرة الكهروضوئية اذا كان تردد الموجات الساقطة أكبر من تردد معين يسمى تردد العتبة
تردد العتبة
هو أقل تردد للضوء الساقط يكفي لانبعاث الالكترونات من سطح الفلز دون اكسابها طاقة حركة ويعتمد على نوع المادة التي تغطي سطح الكاثود
ثانيا : يحدث الانبعاث الكهروضوئي بمجرد سقوط الموجات الكهرومغناطيسية ذات التردد المناسب على سطح الكاثود مهما كانت شدة هذه الموجات ضعيفة بمعنى ان تحقق الظاهرة لا يحتاج الى تخزين طاقة
ثالثا : يعتمد عدد الالكترونات المنبعثة من سطح الكاثود على شدة الضوء الساقط بمعنى أنه تزداد شدة التيار المار في دائرة الخلية الكهروضوئية بزيادة شدة الضوء الساقط
رابعا : تزداد القيمة العظمى لطاقة حركة الالكترونات المنبعثة من سطح الفلز بزيادة تردد الضوء الساقط
تفسير اينشتاين للظاهرة الكهروضوئية
افترض اينشتاين أن الضوء عبارة عن كمات من الطاقة أسماها فوتونات
اذا أي موجة كهرومغناطيسية ذات تردد معين هي سيل من الفوتونات
E= hf كل فوتون يمتلك طاقة تحسب من المعادلة
عند سقوط الضوء على سطح الفلز تتعامل فوتوناته مع الكترونات السطح بشكل فردي
كل فوتون من فوتونات الضوء الساقط يتعامل مع الكترون واحد فقط ويمنحه طاقته
يستغل الالكترون هذه الطاقة لأمرين
الأمر الأول هو استنفاذ جزء من الطاقة للتحرر من سطح الفلز ويسمى هذا الجزء دالة الشغل ( أقل طاقة للفوتون تسمح بانبعاث الكترون من سطح فلز ما وتعتمد على نوع الفلز ) وهي ثابتة للمادة الواحدة
الأمر الثاني استنفاذ الجزء المتبقي من الطاقة في اكتساب طاقة حركة للخروج من السطح
hf = W + 1/2 mv2 معادلة اينشتاين لتفسير الظاهرة الكهروضوئية
W = h f o دالة الشغل
h ثابت بلانك
1 / 2 mv2 = h ( f – fo )
المرجع: http://www.deyaa.org/amal.html
الظاهرة الكهروضوئية
الظاهرة الكهروضوئية هي إحدى الظواهر العديدة التي يمكن منها انبعاث الكترونات من سطح مادة فمن هذه الظواهر (1) الانبعاث الحراري (2) الانبعاث الثانوي (3) الانبعاث الكهربي (4) الانبعاث الكهروضوئي.
الظاهرة الكهروضوئية تحدث عند سقوط إشعاع كهرومغناطيسي على سطح معدن فينتج عنه تحرير الكترونات من سطح المعدن. ولتفسير ما يحدث هو إن جزء من طاقة الشعاع الكهرومغناطيسي يمتصها الإلكترون المرتبط بالمعدن يتحرر منه ويكتسب طاقة حركة. وهذه العملية تعتمد على العديد من المتغيرات وهي:
تردد الشعاع الكهرومغناطيسي
شدة الشعاع الكهرومغناطيسي
التيار الفوتوضوئي الناتج
طاقة حركة الإلكترون المتحرر من سطح المعدن
نوع المعدن
ولفهم تأثير كل عامل من العوامل السابقة فإننا ندرس تأثير العوامل السابقة على التيار الكهربي الناتج والذي يسمى هنا التيار الفوتوضوئي لأنه نتج عن تحرير الالكترونات بواسطة الضوء (شعاع كهرومغناطيسي) من خلال إجراء تجارب عملية تعتمد على تغيير احد هذه العوامل مع تثبيت الباقي ودراسة تأثيره على التيار الفوتوضوئي.
المرجع: http://www.hazemsakeek.8m.com/physic…toelectric.htm
تحياتي
