توجيهي – في الخلايا الكهروضوئية، يعد جهد القطع (أو جهد الإيقاف) من الخصائص الهامة التي تعبر عن الحد الأدنى من الطاقة اللازمة لإيقاف الإلكترونات المنبعثة نتيجة لتأثير الضوء. تتعامل هذه الخلايا مع ظاهرة انبعاث الإلكترونات من سطح معدن عندما يتعرض لإشعاع ضوئي ذي طاقة معينة. ومن الأسئلة الشائعة في هذا السياق هو لماذا يبقى جهد القطع ثابتًا رغم زيادة شدة الضوء الساقط و علل.. رغم زيادة شدة الضوء يبقى جهد القطع ثابتًا في الخلية الكهروضوئية.
تأثير تردد الضوء على جهد القطع
يعتمد جهد القطع في الخلية الكهروضوئية بشكل أساسي على تردد الضوء الساقط. وفقًا لنظرية الكم، يتم تحديد طاقة الفوتونات بواسطة التردد وليس الشدة. العلاقة التي تربط بين طاقة الفوتون EE وتردده ff هي:
E=h⋅fE = h \cdot f
حيث hh هو ثابت بلانك. هذا يعني أن زيادة تردد الضوء الساقط تزيد من طاقة الفوتونات، مما يؤدي إلى زيادة طاقة الإلكترونات المنبعثة. بالتالي، يتم تحديد جهد القطع بواسطة التردد وليس شدة الضوء.
تأثير شدة الضوء على عدد الفوتونات
شدة الضوء، من ناحية أخرى، ترتبط بعدد الفوتونات الساقطة على السطح في وحدة الزمن. عندما تزيد شدة الضوء، يزداد عدد الفوتونات التي تصطدم بالسطح، مما يؤدي إلى انبعاث المزيد من الإلكترونات، ولكن دون تغيير طاقة كل إلكترون منفرد. وبما أن جهد القطع يعتمد على طاقة الإلكترونات المنبعثة، والتي تحددها طاقة الفوتونات (أي تردد الضوء)، فإن زيادة الشدة لا تؤثر على جهد القطع.
العلاقة بين جهد القطع والشدة
لذلك، يمكننا أن نفهم لماذا يبقى جهد القطع ثابتًا رغم زيادة شدة الضوء. زيادة الشدة تعني ببساطة زيادة عدد الفوتونات الساقطة، مما يرفع عدد الإلكترونات المنبعثة، ولكن جهد القطع يظل ثابتًا لأنه يعتمد فقط على تردد الفوتونات وليس عددها.
علل.. رغم زيادة شدة الضوء يبقى جهد القطع ثابتًا في الخلية الكهروضوئية
جهد القطع في الخلية الكهروضوئية يعتمد على تردد الضوء الساقط وليس على شدة الضوء. زيادة شدة الضوء تزيد من عدد الفوتونات الساقطة وبالتالي عدد الإلكترونات المنبعثة، ولكنها لا تؤثر على الطاقة الحركية للإلكترونات المنبعثة وبالتالي لا تؤثر على جهد القطع. هذا الفهم يعزز فهمنا لأساسيات التأثير الكهروضوئي وأهمية التردد في تحديد طاقة الفوتونات والإلكترونات المنبعثة.
