تسمى القدرة على إطلاق إلكترونات معدنية مع شعاع مناسب من الضوء بظاهرة الانبعاث، والتي تنتج عن عدد من أنواع الطاقة، بما في ذلك شعاع الضوء. معظم النظريات في العلوم المختلفة كانت مبنية على نظريات قديمة فسرها العلماء من وجهة نظرهم الشخصية وحسب الأجهزة المتوفرة، ومنها نظرية الانبعاث وعلاقة شعاع الضوء بانبعاث الإلكترونات. وقد خضعت هذه النظرية للعديد من التجارب حتى اتضحت للفيزيائيين واستطاعوا تفسيرها وتقديمها لنا. في مقال اليوم سنجيب على هذا السؤال ونتعرف أكثر على مفهوم انبعاث الإلكترون.
انبعاث الإلكترونات
من المعروف في الفيزياء أن داخل كل سطح معدني توجد إلكترونات حرة غير مرتبطة بأي نواة. ومع ذلك، فإنها لا تفلت من سطح المعدن. والسبب في ذلك هو أن المعادن متعادلة والإلكترون متعادل، فعندما يهرب إلكترون من السطح يكتسب السطح شحنة موجبة والتي بدورها تجذب الإلكترون إلى السطح وتمنعه من الهروب. ونتيجة لذلك، يتشكل حاجز بالقرب من السطح، يسمى الحاجز السطحي. ولذلك سنجد أن الإلكترونات الحرة تظل حرة ولكن داخل المعدن فقط، ولكي تتم عملية إزالتها من سطح المعدن نحتاج إلى قوة معينة أو جهد كهربائي للتغلب على هذا الحاجز السطحي.
الظاهرة هي إمكانية إطلاق إلكترونات من معدن باستخدام شعاع ضوئي مناسب
يتكون الضوء من حزم من الطاقة تسمى الفوتونات. الفوتون هو جسيم من الإشعاع الكهرومغناطيسي ليس له كتلة ويحمل كمية من الطاقة. يتم قياس طاقة الفوتونات الضوئية باستخدام المعادلة E = hv. ووفقا لهذه النظرية لسنوات عديدة، تم وصف الضوء فقط باستخدام المفاهيم الموجية، لكنهم وجدوا أن ازدواجية الضوء بين موجة وجسيم هي فكرة يصعب قبولها، ولكن عندما شرح أينشتاين التجربة الرئيسية المعتمدة على طبيعة الضوء اكتشف العلماء أنه عندما يسقط الضوء على سطح معدني، فإنه يطلق إلكترونات من ذلك المعدن، وهو ما يسمى التأثير الكهروضوئي. وبالعودة إلى السؤال المطروح، فإن الظاهرة التي لها إمكانية إطلاق إلكترونات من المعدن بواسطة شعاع ضوئي مناسب تعرف باسم:
- الظاهرة الكهروضوئية
أنواع انبعاث الإلكترون
لكي يتحرر الإلكترون من الحاجز السطحي، يجب أن يتلقى طاقة مساوية لدالة الشغل حتى يتمكن من التغلب على الجهد المحتمل ويكون قادرًا على مغادرة سطح المعدن بحرية. تسمى هذه العملية بانبعاث الإلكترون ولها ثلاثة أنواع:
- الانبعاث الحراري: ويحدث عندما تكون الطاقة المسؤولة عن الانبعاث على شكل طاقة حرارية.
- انبعاث المجال: يحتوي المجال الكهربائي على طاقة كهربائية محتملة ولذلك يحدث انبعاث المجال عندما تكون الطاقة المسؤولة عنه على شكل طاقة كهربائية.
- الانبعاث الكهروضوئي: يحدث هذا الانبعاث عندما تكون الطاقة المسؤولة عن الانبعاث على شكل ضوء.
وبهذا نصل إلى نهاية مقالنا بعنوان “إمكانية التعامل مع إلكترونات المعادن باستخدام شعاع ضوئي مناسب، وهو ما يعرف بالظاهرة”، والذي من خلاله أجبنا على هذا السؤال وتعرفنا أكثر على مفهوم إطلاق الإلكترونات وأنواع الإلكترونات خضع للانبعاث إلى الإلكترونات.