[ صفحه اول ] [ صفحه2 ] [ صفحه 3 ] [ صفحه 4 ] [ صفحه 5 ] [ صفحه 6 ] [ پاسخ به سوالات ]

 تعريف کميت کوانتوامي

کميت هاي گسسته کميت هايي هستند که فقط مي توانند مقادير خاصي را اختيار کنند. در فيزيک به اين کميت ها «کميت هاي کوانتوامي» مي گويند. کميت کوانتوامي فقط مي تواند مضرب درستي از يک مقدار پايه ي مشخص را اختيار کند. کمتري مقدار يک کميت کوانتوامي را مقدار پايه يا «کوانتوم» آن کميت مي نامند. 

نظريه پلانک درباره تابش

بنابر نظريه ي پلانک مقدار انرژي که جسم به صورت موج هاي الکترومغناطيسي گسيل مي کند. همواره مضرب درستي از يک مقدار پايه است و اين مقدار پايه به بسامد موج الکترومغناطيسي بستگي دارد.

n يک عدد صحيح مثبت ، h ثابت پلانک و بسامد موج و E انرژي موج الکترومغناطيسي است. مقدار  و يا  مي باشد.

 مقدار  کوانتوم انرژي تابشي گسيل شده با بسامد  است و n تعداد کوانتوم ها (عدد کوانتوامي) است.

فوتون و پديده ي فوتو الکتريک

وقتي نوري با طول موج بسيار کوتاه - مانند نور فرابنفش - به کلاهک فلزي يک برق نماي باردار منفي مي تابد، باعث تخليه ي برق نما مي شود. اين تخليه ي الکتريکي، به دليل جدا شدن الکترون ها از سطح کلاهک فلزي روي مي دهد. اين پديده يعني جداشدن الکترون ها از سطح يک فلز توسط تاباندن نور به آن را پديده ي فوتو الکتريک و الکترون هاي گسيل شده از سطح فلز را فوتو الکترون مي نامند.

 در دستگاه زير دو الکترود فلزي  Aو B در يک محفظه اي خلاء قرار دارند و از بيرون به يک منبع ولتاژ قابل تنظيم متصل شده اند. الکترود  A در مقابل يک چشمه ي  نور تکفام (تک بسامد) قرار دارد.

هر گاه پرتوي تک بسامدي را (فرابنفش) به الکترود A بتابانيم، در مدار جريان الکتريکي مشاهده مي شود.

وجود اين جريان را به اين صورت تفسير مي کنيم که تاباندن نور باعث جدا شدن فوتو الکترون ها از سطح A و گسيل آنها شده است. اگر اين الکترون ها انرژي جنبشي کافي داشته باشند، به الکترود B مي رسند و جريان برقرار مي شود.

با تغيير دادن ولتاژ V مي توان منحني تغييرات جريان I بر حسب V را به دست آورد.

اين نمودار نشان مي دهد که با افزايش ولتاژ V تعداد بيشتري از فوتو الکترون ها به سمت B کشيده مي شوند و جريان زياد مي شود، تا جائيکه الکترود B تمام فوتو الکترود B تمام فوتو الکترون ها را مي گيرد و مقدار V ديگر زياد نمي شود.

براي مقدارهاي منفي V ( يعني وقتي الکترود B به پايانه ي منفي منبع ولتاژ متصل شده است) جهت جريان عوض نمي شود، با کاهش V جريان کاهش مي يابد تا اينکه به ازاي يک ولتاژ V.-  جريان صفر مي شود که به آن ولتاژ متوقف کننده مي گويند و به ازاي مقادير کمتر از -v. هيچ فوتوالکتروني به B نمي رسد.

مقدار ولتاژ متوقف کننده به شدت پرتوي ورودي بستگي ندارد و به بسامد نور فرودي و جنس الکترود A بستگي دارد.

 ناتواني فيزيک کلاسيک در تفسير پديده ي فوتوالکتريک

فيزيک کلاسيک در تفسير نتيجه هاي تجربي مربوط به پديده ي فوتوالکتريک با دو شکل رو به رو شد.

1- بنابراين قانون هاي فيزيک کلاسيک ، با افزايش شدت نور فرودي با الکترود A، و در نتيجه افزايش ميدان الکتريکي مربوط به موج الکترو مغناطيسي ، مي توانيم Kmax (بيشينه انرژي جنبشي الکترون) را افزايش دهيم. در حالي که در منحني ها ديديم که V. و در نتيجه Kmax  مستقل از شدت نوري است که بر الکترود مي تابد.  

2- اگر شدت نور براي گسيل فوتو الکترون ها از الکترود A کافي باشد، اثر فوتوالکتريک بايد در هر بسامدي رخ دهد. در حالي که ديديم اگر بسامد نوري که بر A فرود مي آيد کمتر از بسامد قطع باشد، اثر فوتوالکتريک رخ نمي دهد.