ملخص وحدة نظرية الكم فيزياء الصف الثاني عشر العام

الصف الصف الثاني عشر عام
الفصل فيزياء ثاني عشر عام
المادة فيزياء ثاني عشر عام فصل ثالث
حجم الملف 2.09 MB
عدد الزيارات 182
تاريخ الإضافة 2021-05-23, 00:04 صباحا

ملخص وحدة نظرية الكم فيزياء الصف الثاني عشر العام

كيفية عمل الخلية الكهروضوئية

١.عندما لا يسقط اشعاع كهرومغناطيسي على المهبط في الخلية الكهروضوئية لا يسري تيار كهربي ( لأن الدائرة الكهربائية مفتوحة) 

2- عندما يسقط اشعاع كهرومغناطيسي ذو تردد معين بحيث يكون أكبر من أو يساوي تردد العتبة فانه تتحرر الالكترونات من المهبط وتتدفق باتجاه المصعد ، فيمر تيار كهربائي في الدائرة يتم قياسه بواسطة الجلفانومتر.

ملاحظات هامة 

1- يتغير تردد العتبة بتغير نوع مادة الفلز في المهبط 

2. لا تعتمد تحرير الإلكترونات ( مرور التيار) على شدة الضوء الساقط ولكن يعتمد على تردده ( أكبر من أو يساوي تردد العتبة). 

3. زيادة شدة الإشعاع يؤدي لزيادة تدفق الالكترونات الضوئية أي زيادة شدة التيار بشرط أن يكون تردد الضوء أكثر من تردد العتبة

علل لما يلي 

1. تتحرر الالكترونات من السيريوم عند استخدام جميع الألوان في الطيف المرئي عدا الأحمر

لأن تردد اللون الأحمر أقل من تردد العتبة للسيزيوم وبالتالي فإنه لا يمتلك الطاقة الكافية لتحرير الإلكترونات من الفلز على عكس بقية ألوان الطيف المرئي والتي تمتلك ترددات أكبر من تردد العتبة السيزيوم

2. لا تتحرر الالكترونات من سطح الزنك عند تعريضها في طول موجي للضو المرئي 

لأن نطاق ترددات الطيف المرئي أقل من تردد العتبة لفلز الزنك، لذا فان طاقتها غير كافية لتحرير الإلكترونات من الزنك.

3. عند سقوط الأشعة فوق البنفسجية على لوح زنك مشحون بشحنة سالبة ، فانه يفقد شحنته 

لأن تردد الأشعة الفوق بنفسجية أكبر من تردد العتبة للزنك وبالتالي فان لديها الطاقة الكافية لتحرير الإلكترونات( سالبة الشحنة) من سطح الفلز ، فينشحن اللوح بشحنات موجية لتتعادل مع الشحنات السالبة الموجودة عليه أصلا، مما يؤدي لفقدان شحنته

4. عند سقوط الأشعة فوق البنفسجية أو الضوء المرئي على لوح زنك مشحون بشحنة موجبة فانه يظل مشحونا دون أن يفقد شحنته

لأن سقوط الأشعة فوق البنفسجية تعمل على تحرير الالكترونات من لوح الزنك يفعل ظاهرة الانبعاث الكهروضوئي ( تردد الاأشعة فوق البنفسجية أكبر من تردد العتبة للزنك)، فينشحن اللوح بشحنات موحية تضاف الى الشحنات الموجية الموجودة عليه أصلا

تفسير نظرية الموجات الكهرومغناطيسية لماكسويل لظاهرة الانبعاث الكهروضوئي

فشلت نظرية الموجات الكهرومغناطيسية لماكسويل في تفسير ظاهرة الانبعاث الكهروضوئي، وقد فسرها كالآتي 

1. عند سقوط اشعاع كهرومغناطيسي على سطح فلز ، يعمل المجال الكهربي على تحرير الإلكترونات وتسريعها. 

2. بزيادة شدة الإشعاع الكهرومغناطيسي يزداد شدة المجال الكهربي و يزداد تحرر الالكترونات وتسريعها 

3. علما تكون شدة الاشعاع قليلة ( ضوء خافت) ، فان الالكترونات في الفلز تحتاج فترة طويلة لامتصاص الطاقة وذلك لاكتساب طاقة كافية لتحريرها.

 

النموذج الجسيمي للموجات

10. التأثير الكهروضوئي لماذا يكون الضوء ذو الشدة العالية والتردد المنخفض غير قادر على تحرير إلكترونات من فلز، في حين أن الضوء ذا الشذة المنخفضة والتردد العالي يستطيع ذلك ؟ فسر إجابتك. 

الضوء شكل من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي، وهو عديم الكتلة، ومع ذلك لديه طاقة حركية. وكل مرة يسقط فيها فوتون على سطح الفلز، فإنه يتفاعل فقط مع الکترون واحد. والفوتون ذو التردد المنخفض لا يملك طاقة كافية لتحرير إلكترون من سطح الفلز، لأن الطاقة ترتبط مباشرة بالتردد وليس بالشدة، في حين الضوء ذو التردد العالي يستطيع تحقيق ذلك.

11. تردد إشعاع الجسم الساخن وطاقته كيف يتغير تردد الإشعاع المقابل لأعلى شدة عندما ترتفع درجة حرارة الجسم ؟ وكيف تتغير الكمية الكلية للطاقة المنبعثة ؟ 

إن كلا من تردد قمة الشدة والطاقة الكلية المنبعثة يزدادان. إذ تزداد قمة الشدة بدلالة ، بينما تزداد الطاقة الكلية بدلالة T4.

12. التأثير الكهروضوئي وتأثير كومبتون سلط عالم أشعة X على هدف، فانطلق إلكترون من الهدف دون أن ينبعث أي إشعاع آخر. وضح ما إذا كان هذا الحدث ناتجا عن التأثير الكهروضوئي أم تأثير كومبتون. 

الحدث ناتج عن التأثير الكهروضوئي، وهو عبارة عن التقاط فوتون بواسطة إلكترون في المادة وانتقال طاقة الفوتون إلى الإلكترون.

13. التأثير الكهروضوئي وتأثير كومبتون ميز بين التأثير الكهروضوئي وتأثیر کومبتون.

تأثير كومبتون عبارة عن تشتت الفوتون بواسطة المادة، منتجا فوتونا له طاقة وزخم أقل، في حين التأثير الكهروضوئي عبارة عن انبعاث إلكترونات من الفلز عندما يسقط عليه إشعاع ذو طاقة كافية.

26. الأطوال الموجية للمادة والإشعاع عندما يصطدم إلكترون بجسيم ثقيل فإن سرعة الإلكترون و طول موجته يتناقصان. بناء على ذلك، كيف يمكن زيادة الطول الموجي لفوتون ؟ 

إذا كان الفوتون يخضع لتشتت كومبتون مع هدف ثابت فان الطول الموجي للفوتون سيزداد

27. مبدأ عدم التحديد لهيزنبرج عندما يمر ضوء أو حزمة من ذرات خلال شق مزدوج فإنه يتكون نمط تداخل. وتحدث كلتا النتيجتين حتى عندما تمر الذرات أو الفوتونات خلال الشقين في الوقت نفسه. كيف يفسر مبدأ عدم التحديد لهيزنبرج ذلك ؟ 

ينص مبدأ هيزنبرغ على أنه من غير الممكن قياس زخم جسيم وتحديد موقعه بدقة في الوقت نفسه، فإذا استطعت تحديد الموقع الدقيق لفوتون أو ذرة عندما تعبر خلال الشق فإنك لن تستطيع معرفة زخمه بدقة. لذلك فإنك لن تكون متأكدا من أي الشقوق قد عبرت الحزمة الناتجة عن توزيع الفوتونات أو الذرات التي يمكن مشاهدتها في نمط التداخل.

28. التفكير الناقد ابتكر الفيزيائيون مؤخرا محزوز حيود للموجات الضوئية الموقوفة (المستقرة). وتكون الذرات التي تمر خلال المحزوز نمط تداخل. إذا كانت المسافة الفاصلة بين الشقوق nm 250 تقريبا) فما مقدار طول موجة دي برولي المصاحبة للذرات تقريبا ؟

لمحزوز الحيود يکون 0 d sin =، حيث d البعد بين الشقوق و زاوية الفصل بين القمم المتتالية. لذلك فإن طول موجة دي برولي تعطى بالعلاقة 0 sin 250) = 4، إذا اعتبرنا أن 0.1 = 0 sin تقريبا فإن طول موجة دي برولي تساوي بضع عشرات من النانومتر

 

إتقان المفاهيم صفحة 56 

30. الضوء المتوهج يضبط مصباح كهربائي متوهج باستخدام مفتاح تحكم. ماذا يحدث للون الضوء الصادر عن المصباح عند إدارة مفتاح التحكم إلى أقل قراءة ؟

يصبح الضوء أكثر إحمرارا 

31. وضح مفهوم تکميم الطاقة.

تكميم الطاقة يعني أن الطاقة توجد على شكل مضاعفات صحيحة كمية ما. 

32. ما الذي تم تکمية في تفسير ماكس بلانك لإشعاع الأجسام المتوهجة ؟

إن الطاقة الاهتزازية للذرات المتوهجة مكممة. 

33. ماذا تسمى كمات الضوء ؟

الفوتونات. 

34. شط ضوء على مهبط خلية ضوئية، وكان تردد الضوء أكبر من تردد العتبة لفلز المهبط. كيف تفسر نظرية أينشتاین للتأثير الكهروضوئي حقيقة زيادة تبار الإلكترونات الضوئية كلما زادت شدة الضوء ؟ 

كل فوتون يحرر إلكتروئا ضوئيا، والضوء ذو الشدة العالية يحتوي على عدد فوتونات أكثر لكل ثانية، لذا يسبب تحریر عدد الكترونات ضوئية أكثر لكل ثانية.

35. وضح كيف فسرت نظرية أينشتاين حقيقة أن الضوء الذي تردده أقل من تردد العتبة لفلز لا يحرر إلكترونات ضوئية منه، بغض النظر عن شدة الضوء ؟ 

الفوتونات ذات التردد الأقل من تردد العتبة ليس لها طاقة كافية لتحرير إلكترون. أما إذا ازدادت شدة الضوء فإن عدد الفوتونات يزداد ولكن طاقتها لا تزداد، وتبقى الفوتونات غير قادرة على تحرير الكترون.

36. الفيلم الفوتوجرافي لأن أنواعا معينة من أفلام الأبيض والأسود ليست حساسة للضوء الأحمر، فإنه يمكن تحميضها في غرفة مظلمة مضاءة بضوء أحمر. فسر ذلك بناء على نظرية الفوتون للضوء. 

فوتونات الضوء الأحمر ليس لها طاقة كافية لإحداث تفاعل كيميائي مع الفيلم الذي يتعرض له.

37. كيف أظهر تأثير كومبتون أن للفوتونات زخما، كما أن لها طاقة. 

تنقل التصادمات المرنة كلا من الزخم والطاقة للفوتونات فقط إذا كان لها زخم يمكنها من تحقيق المعادلات.

38. الزخم p لجسيم مادي يعطى بالمعادلة p= my. هل تستطيع حساب زخم فوتون مستخدما المعادلة نفسها ؟ وضح إجابتك. 

لا، لأن استخدام هذه المعادلة تجعل زخم الفوتون صفرا لأن الفوتونات مهملة الكتلة. وهذه النتيجة غير صحيحة لأن الفوتونات المهملة الكتلة زخمها ليس صفرا

39. وضح كيف يمكن قياس الخصائص التالية للإلكترون:

وازن بين قوة الجذب مع قوة المجال الكهربائي المؤثرتين و الشحنة
 

 

 

شارك الملف