🌅 الوحدة 1 · الدرس 3/3
💡الضوء مصنوع من جسيمات
لغز الأثر الكهروضوئي الذي منح أينشتاين جائزة نوبل.
🎯 في نهاية الدرس ستتمكّن من…
- ✓تصف الأثر الكهروضوئي
- ✓تشرح لماذا يهمّ اللون أكثر من السطوع
- ✓تستخدم المعادلة KE = hf − φ
سلّط ضوءًا على صفيحة معدنية نظيفة وأحيانًا ستقفز منها إلكترونات. هذا هو الأثر الكهروضوئي. الجزء الغريب: مصباح بنفسجي خافت يطرد الإلكترونات فورًا، بينما مصباح أحمر ساطع جدًا لا يطرد أي إلكترون — مهما انتظرت.
لو كان الضوء موجة ناعمة فقط، لكان المزيد من السطوع يعني طاقة أكثر، ولتحرّرت الإلكترونات في النهاية. لكن هذا لا يحدث.
🎛️تجربة تفاعلية
عام 1905، أخذ موظف براءات اختراع في السادسة والعشرين اسمه ألبرت أينشتاين فكرة حُزَم بلانك بجدية: الضوء نفسه ينتقل كتيار من الجسيمات، سُمّيت لاحقًا الفوتونات. فوتون واحد يضرب إلكترونًا واحدًا. وإن لم يحمل ذلك الفوتون طاقة كافية، فلا يهم كم فوتونًا يصل.
🧮معادلة مفكوكة الرموز
معادلة أينشتاين للأثر الكهروضوئي
ماذا يعني كل رمز
- أقصى طاقة حركة يملكها الإلكترون الهارب
- الطاقة التي يحملها فوتون واحد (من بلانك!)
- «فاي»، دالة الشغل: رسوم الخروج التي يفرضها المعدن على كل إلكترون
📖 احكِها كقصة
تخيّل مكانًا له رسوم دخول φ. الفوتون يعطي الإلكترون hf من العملات. يدفع الإلكترون φ عند الباب ويخرج بما تبقّى على شكل سرعة. وإذا كانت hf أقل من φ، فلا يستطيع الدفع — ويبقى في الداخل.
🌍أين تصادفه
الألواح الشمسية
الفوتونات تحرّر الإلكترونات في السيليكون لتوليد تيار كهربائي.
حسّاسات الكاميرا
كل بكسل يعدّ الإلكترونات التي حرّرها الضوء الساقط عليه.
حسّاسات الضوء
الأبواب الأوتوماتيكية وأضواء الشوارع تتفاعل مع الفوتونات.
✅ اختبر فهمك
أجب عن جميع الأسئلة لإكمال الدرس وكسب نقاط الخبرة.
1. ضوء أحمر ساطع جدًا لا يطرد أي إلكترونات من معدن. ما الذي سيطردها؟
2. ماذا يمثّل الرمز φ (فاي)؟
3. مُنحت جائزة نوبل لأينشتاين عن…
📚 المصادر ومزيد من القراءة
- NobelPrize.orgThe Nobel Prize in Physics 1921 — Albert Einsteinنال أينشتاين جائزة نوبل عن قانون الأثر الكهروضوئي — وليس عن النسبية.
- University of Colorado BoulderPhET Interactive Simulations — Quantum Phenomenaمحاكاة تفاعلية مبنية على الأبحاث (الأثر الكهروضوئي، الليزر، النفق الكمي…) تُستخدم في الفصول الدراسية حول العالم.
- Georgia State UniversityHyperPhysics — Quantum Physicsخريطة مفاهيم للفيزياء من إعداد البروفيسور كارل رود نيف. ممتازة للتعريفات والأرقام الموثوقة السريعة.