نسخة الفيديو النصية
في التأثير الكهروضوئي، أي من الآتي يجب إجراؤه لزيادة سرعة الإلكترونات المتحررة؟ أ: زيادة عدد الفوتونات الساقطة التي لها نفس تردد العتبة. ب: تقليل عدد الفوتونات الساقطة التي لها نفس تردد العتبة. ج: زيادة تردد الفوتونات الساقطة إلى تردد أكبر من تردد العتبة. د: تقليل تردد الفوتونات الساقطة لما دون تردد العتبة.
في البداية، دعونا نتذكر معادلة يمكن أن تساعدنا هنا. 𝐸 العظمى تساوي ℎ𝑓 ناقص 𝑊؛ حيث 𝐸 العظمى طاقة الحركة العظمى للإلكترون الضوئي. ℎ ثابت بلانك. 𝑓 تردد الفوتون الساقط. 𝑊 دالة الشغل لسطح الفلز. يتناول هذا السؤال كيفية زيادة سرعة الإلكترونات الضوئية، ونحن نعلم أن طاقة حركتها تزداد بزيادة سرعتها. إذن، هدفنا زيادة قيمة هذه المعادلة بالكامل. دعونا نفكر في كيفية فعل ذلك.
نعلم أن ℎ يمثل ثابتًا؛ لذا لا يمكننا فعل أي شيء لزيادة قيمته. بالنسبة إلى سطح الفلز، تكون دالة الشغل 𝑊 ثابتة أيضًا؛ ومن ثم لا يمكن تعديل قيمتها. هذا يترك لنا خيارًا واحدًا وهو زيادة قيمة 𝑓؛ أي تردد الفوتونات الساقطة. هذه إشارة جيدة بأن الإجابة الصحيحة هي الخيار ج. يتحدث الخيار د أيضًا عن تردد الفوتونات الساقطة. لكن بما أن 𝐸 العظمى تتناسب طرديًّا مع 𝑓، فإننا نريد زيادة التردد وليس تقليله. من ثم، دعونا نستبعد الخيار د.
يقترح الخياران أ، ب طريقة أخرى تمامًا، وهي تغيير عدد الفوتونات الساقطة. لكن كل ما يمكن أن تفعله هذه الطريقة هو تغيير عدد الإلكترونات الضوئية المتحررة. كما رأينا من قبل، تعتمد طاقة الإلكترونات المتحررة على تردد الفوتونات الساقطة. ولا تعتمد على عدد الفوتونات الساقطة. علاوة على ذلك، يجب أن نتذكر أن تردد العتبة، المعروف أيضًا باسم التردد الحرج، أقل تردد لفوتون ساقط يمكنه التغلب على دالة شغل سطح الفلز والتسبب في التأثير الكهروضوئي. عندما يكون للفوتون الساقط تردد العتبة هذا، فإن 𝐸 العظمى تساوي صفرًا؛ لأن طاقة الفوتون الساقط لا تكفي إلا للتغلب على دالة الشغل.
من ثم، إذا أردنا أن تكون للإلكترونات المتحررة طاقة أكبر وسرعة أكبر، فعلينا بالتأكيد استخدام فوتونات ساقطة لها تردد أكبر من تردد العتبة. دعونا نستبعد الخيارين أ، ب. إذن، نعرف أن الإجابة الصحيحة هي الخيار ج. تؤدي زيادة تردد الفوتونات الساقطة إلى تردد أكبر من تردد العتبة إلى زيادة سرعة الفوتونات المتحررة.
