احسب تردد العتبة للزنك بالهرتز وإذا كان الطول الموجي العتبة للزنك هو 310 نانومتر ، فإن وظيفة عملها في وحدة المنزل ، لأن الإجابة على هذا السؤال تعتمد على حسابات وقوانين الظاهرة الكهروضوئية ، وفي هذا المقال سنتحدث بالتفصيل عن الظاهرة الكهروضوئية ونوضحها. طريقة حساب تردد العتبة للمعادن.

ما هي الظاهرة الكهروضوئية

الظاهرة الكهروضوئية (بالإنجليزية: Photoelectric Effect) هي ظاهرة فيزيائية تحدث عندما يصطدم الإشعاع الكهرومغناطيسي ، مثل الضوء بمادة ، وينبعث الإشعاع الكهرومغناطيسي ، المسمى بالإلكترونات الضوئية والإشعاع ، في الإلكترونات المنبعثة بهذه الطريقة. يمكن أن تكون الطاقة الأشعة تحت الحمراء أو الأشعة المرئية أو الأشعة فوق البنفسجية أو الأشعة السينية أو حتى أشعة جاما ، ويمكن أن تكون المادة التي تحدث فيها هذه الظاهرة صلبة أو سائلة أو غازية ، ويمكن أن تنبعث منها جزيئات أو ذرات مشحونة كهربائيًا أو جسيمات أو إلكترونات ، وتم اكتشاف هذا التأثير. في عام 1887 ، عند دراسة موجات الراديو من قبل الفيزيائي الألماني هاينريش رودولف هيرتز ، الكهروضوئية ، لاحظ هيرتز أنه عندما يضيء الضوء فوق البنفسجي على قطبين معدنيين يتم تطبيق الجهد عليهما ، فإن الضوء يغير الجهد الذي تولد عنده الشرارة ، وبعد ذلك تم شرح ذلك العلاقة بين الضوء والكهرباء عبر الكهروضوئية.

في الواقع ، هذه الظاهرة مهمة بشكل أساسي في تطور الفيزياء الحديثة بسبب الأسئلة المربكة التي تثيرها حول طبيعة الضوء حيث يتم استعمال الضوء لعرض سلوك الجسيمات وسلوك الموجة في تجارب متعددة ، وقد شرح الفيزيائي هذه الظاهرة. ألبرت أينشتاين ، في عام 1905 م واليوم النظرية العلمية الحالية تجادل بأن الضوء له طبيعة مزدوجة كجسيم وموجة.

أنظر أيضا:

ما هو تردد العتبة ووظيفة العمل

تردد الحد هو أدنى تردد ضوئي يمكنه إطلاق الإلكترونات من سطح المعدن. يفترض أينشتاين أن الضوء ينبعث على شكل كميات من الطاقة تسمى الفوتونات ، وعندما تسقط الفوتونات على سطح المعدن ، فإنها تعطي طاقتها الكاملة لـ يتغير الإلكترون والإلكترونات ، وله طاقة حركية أكبر من الإلكترونات المنبعثة لأنها تصطدم بالإلكترونات. ذرات المعدن نفسه ، وافترض أينشتاين أيضًا أن الإلكترونات لن تنطلق من سطح المعدن ما لم تكن طاقة الفوتون الساقط مساوية لقيمة طاقة موحدة ؛ دالة الشغل هي الحد الأدنى من الطاقة المطلوبة لإطلاق إلكترون دون إطلاق الطاقة الحركية من سطح المعدن. يمكن حساب دالة العمل بضرب ثابت بلانك بتردد حد المعدن. وفيما يلي شرح للقوانين الرياضية المستخدمة في حساب تردد العتبة ودالة العمل على النحو التالي:

قانون حساب تردد العتبة

قانون الفيزياء المستخدم لحساب تردد العتبة للمعادن هو كما يلي:

تردد الحد = سرعة الضوء ÷ عتبة الطول الموجي
ƒ = ج ÷ λ

بينما:

• ƒ ← يتم قياس تردد الحد بالهرتز.
• ج ← سرعة الضوء تقاس بالمتر / الثانية 3.00 x⁸10 متر / ثانية
• λ ← يقاس الطول الموجي للعتبة بالأمتار.

قانون حساب دالة الشغل

فيما يلي القانون الفيزيائي المستخدم في حساب دالة الشغل للمعادن وهو كالتالي:

وظيفة العمل = ثابت بلانك تردد عتبة x
ω = hx ƒ

بينما:

• ω ← تقاس دالة العمل بالجول.
• ƒ ← يتم قياس تردد الحد بالهرتز.
• ح ← ثابت بلانك 6.63 x ، مُقاسًا بالجول / هرتز³⁴10^–جول / هيرتز.

أنظر أيضا:

احسب تردد العتبة للزنك بالهرتز

إذا كان تردد الحد بالهرتز للزنك ووظيفة العمل في إلكترون فولت ، بالنسبة للزنك ، يكون طول الموجة العتبة 310 نانومتر ، فيمكن حسابه عبر مراحل الحساب الفيزيائي التالية:

سرعة الضوء = 3.00 س ⁸10 متر / ثانية
الطول الموجي للعتبة = 310 x ⁹10^– متر / ثانية
ثابت بلانك = 6.63 س ³⁴10^–جول / هيرتز

تردد الحد = سرعة الضوء ÷ عتبة الطول الموجي
تردد العتبة = 3.00 x ⁸10.310 × ⁹10^–
تردد العتبة = 9.7 x ¹⁴10 هيرتز

وظيفة العمل = ثابت بلانك تردد عتبة x
وظيفة الوظيفة = 6،63 x ³⁴10^–X 9.7 س ¹⁴10
وظيفة الوظيفة = 6.4311 س ¹⁹10^– جول

1 إلكترون فولت = 1.6 س ¹⁹10^–جول
6.4311 × ¹⁹10^– جول ≈ 4 إلكترون فولت

أنظر أيضا:

تردد العتبة وأمثلة على حساب الوظيفة الوظيفية

فيما يلي بعض الأمثلة المهمة لكيفية حساب تردد العتبة ووظيفة الوظيفة:

• المثال الأول: إذا كان طول موجة عتبة النحاس 120 نانومتر ، احسب تردد عتبة النحاس بالهرتز ووظيفة التشغيل في الإلكترون فولت.
  طريقة الحل:
  سرعة الضوء = 3.00 س ⁸10 متر / ثانية.
  الطول الموجي للعتبة = 120 × ⁹10^– متر / ثانية.
  ثابت بلانك = 6.63 س ³⁴10^–جول / هيرتز.
  تردد الحد = سرعة الضوء ÷ عتبة الطول الموجي.
  تردد العتبة = 3.00 x ⁸10 × 120 × ⁹10^-.
  تردد العتبة = 2.5 x ¹⁵10 هيرتز.
  وظيفة العمل = ثابت بلانك تردد عتبة x.
  وظيفة الوظيفة = 6،63 x ³⁴10^–X 2.5 س ¹⁵10.
  وظيفة العمل = 1.65 س ¹⁸10^– جول.
  1 إلكترون فولت = 1.6 س ¹⁹10^–جول.
  1.65 مرة¹⁸10^– جول ≈ 1.03 إلكترون فولت.
• المثال الثاني: إذا كان الطول الموجي العتبة للحديد هو 473 نانومتر ، فاحسب تردد عتبة الحديد بالهرتز ووظيفة التشغيل في الإلكترون فولت.
  طريقة الحل:
  سرعة الضوء = 3.00 س ⁸10 متر / ثانية.
  الطول الموجي للعتبة = 473 x ⁹10^– متر / ثانية.
  ثابت بلانك = 6.63 س ³⁴10^–جول / هيرتز.
  تردد الحد = سرعة الضوء ÷ عتبة الطول الموجي.
  تردد العتبة = 3.00 x ⁸10.473 × ⁹10^-.
  تردد العتبة = 6.3 x ¹⁴10 هيرتز.
  وظيفة العمل = ثابت بلانك تردد عتبة x.
  وظيفة الوظيفة = 6،63 x ³⁴10^–X 6.3 x ¹⁴10.
  وظيفة العمل = 4.1769 x ¹⁹10^– جول.
  1 إلكترون فولت = 1.6 س ¹⁹10^–جول.
  4،1769 × ¹⁹10^– جول ≈ 2.610 إلكترون فولت.
• المثال الثالث: احسب تردد العتبة لمعدن بالهرتز ووظيفة التشغيل في الإلكترون فولت إذا كان الطول الموجي العتبة للمعدن 960 نانومتر.
  طريقة الحل:
  سرعة الضوء = 3.00 س ⁸10 متر / ثانية.
  الطول الموجي للعتبة = 960 x ⁹10^– متر / ثانية.
  ثابت بلانك = 6.63 س ³⁴10^–جول / هيرتز.
  تردد الحد = سرعة الضوء ÷ عتبة الطول الموجي.
  تردد العتبة = 3.00 x ⁸10.960 مرة ⁹10^-.
  تردد العتبة = 3.1 x ¹⁴10 هيرتز.
  وظيفة العمل = ثابت بلانك تردد عتبة x.
  وظيفة الوظيفة = 6،63 x ³⁴10^–X 3.1 x ¹⁴10.
  وظيفة الوظيفة = 2.0553 س ¹⁹10^– جول.
  1 إلكترون فولت = 1.6 س ¹⁹10^–جول.
  20553 × ¹⁹10^– جول ≈ 1.28 ميغا إلكترون فولت.
• المثال الرابع: احسب تردد العتبة لمعدن بالهرتز ووظيفة التشغيل في الإلكترون فولت إذا كان الطول الموجي العتبة للمعدن 30 نانومتر.
  طريقة الحل:
  سرعة الضوء = 3.00 س ⁸10 متر / ثانية.
  الطول الموجي للعتبة = 30 x⁹10^– متر / ثانية.
  ثابت بلانك = 6.63 س ³⁴10^–جول / هيرتز.
  تردد الحد = سرعة الضوء ÷ عتبة الطول الموجي.
  تردد العتبة = 3.00 x ⁸10 × 30 × ⁹10^-.
  تردد العتبة = 1 × ¹⁶10 هيرتز.
  وظيفة العمل = ثابت بلانك تردد عتبة x.
  وظيفة الوظيفة = 6،63 x ³⁴10^–× 1 × ¹⁶10.
  وظيفة الوظيفة = 6،63 x ¹⁸10^– جول.
  1 إلكترون فولت = 1.6 س ¹⁹10^–جول.
  6.63 مرة ¹⁸10^– جول ≈ 4.143 إلكترون فولت.

في انتهاء هذا المقال سنعرف إجابة سؤال ، احسب تردد العتبة للزنك بالهرتز وإذا كان الطول الموجي العتبة للزنك هو 310 نانومتر ، فقد أوضحنا بالتفصيل ما هي وظيفة العمل في وحدة إلكترون فولت البيت والظاهرة الكهروضوئية ، ما هي عتبة التردد ودالة العمل ، وتحدثنا عن الخطوات التفصيلية. لحساب تردد العتبة ووظيفة التشغيل لأي معدن.

مراجع

1. britannica.com ، 15.03.2021

2. toppr.com ، 15/3/2021