التأثيرات الكهروضوئية - المشاكل والحلول
1. العبارة الصحيحة حول التأثير الكهروضوئي هي...
أ. يمكن تفسير ذلك من خلال اعتبار الضوء موجة
ب. ستنخفض الإلكترونات المنبعثة من سطح المعدن إذا زاد تردد الضوء
ج. لا تؤثر شدة الضوء على طاقة الإلكترونات الخارجة من سطح المعدن
د. يحدث التأثير الكهروضوئي في منطقة الأشعة تحت الحمراء
هـ. يحدث التأثير الكهروضوئي عندما تكون شدة الضوء المنبعث من المعدن كبيرة
الحلول
أ. يمكن تفسير التأثير الكهروضوئي بالنظر إلى الضوء كجسيم، وليس كموجة. لا تتوزع طاقة الضوء بشكل مستمر كما تتحرك الموجات، بل هي عبارة عن حزم صغيرة تسمى الفوتونات أو كمات الضوء (تخيلها مثل مياه الأمطار).
ب. إذا زاد تردد الضوء، فإن عدد الإلكترونات المنبعثة من سطح المعدن يزداد. وعندما يزداد تردد الضوء، تزداد طاقته. وكلما زادت الطاقة الممتصة، زاد عدد الإلكترونات المنبعثة من سطح المعدن.
ج. تتناسب شدة الضوء مع سرعة انبعاث الطاقة أو سرعة انتقال طاقة الضوء على سطح المعدن. ولا يعني ازدياد شدة الضوء بالضرورة ازدياد طاقة الضوء. تعتمد طاقة الفوتون (E = hf) على التردد (f) أو الطول الموجي وثابت بلانك (h).
د. تحدث الظاهرة الكهروضوئية عند تردد أو طول موجة الأشعة فوق البنفسجية. يُعد تردد الأشعة فوق البنفسجية التردد الأدنى الذي تكون عنده طاقة الفوتون قادرة على تحرير الإلكترونات من سطح المعدن. لا يمكن أن يكون تردد الأشعة تحت الحمراء هو التردد الأدنى لأنه صغير جدًا، وإلا لكان تردد الأشعة السينية وأشعة جاما أعلى من تردد الأشعة فوق البنفسجية.
هـ. لا تؤثر شدة الضوء على التأثير الكهروضوئي
الإجابة الصحيحة هي ج.
2.
(1) يمكن تفسير التأثير الكهروضوئي بافتراض أن الضوء يتكون من حزم طاقة
(2) يمكن أن يثبت التأثير الكهروضوئي أن الضوء يمكن أن يتصرف كـ موجة
(3) تعتمد طاقة الإلكترون الخارجة من سطح المعدن على التردد
(4) يحدث التأثير الكهروضوئي في منطقة الأشعة تحت الحمراء
العبارة الصحيحة حول التأثير الكهروضوئي هي...
أ. (1) و (2)
ب. (1) و (3)
ج. (1) و (4)
د. (2) و (3)
هـ. (2) و (4)
الحلول
الجواب الصحيح هو ب.
[irp]
3.
(1) يتم تحديد انفصال الإلكترونات عن المعدن بواسطة طول موجة الضوء الساقط
(2) لا تضمن شدة الضوء الساقط إزالة الإلكترونات من سطح المعدن
(3) عند تردد أقل من عتبة معينة، تبقى الإلكترونات خارج المعدن مع تضخيم شدة الضوء الوارد.
العبارة الصحيحة المتعلقة بالتأثير الكهروضوئي هي...
الحلول
العبارة (1): هذه العبارة صحيحة. إذا كان الطول الموجي الناتج أصغر من الطول الموجي لعتبة المعدن، فلن يتم إطلاق الإلكترونات.
العبارة (2): هذه العبارة صحيحة. يعتمد خروج الإلكترونات من سطح المعدن على التردد أو الطول الموجي أو طاقة الضوء.
العبارة (3): هذه العبارة خاطئة. تنبعث الإلكترونات من المعدن إذا كان تردد الضوء أكبر من تردد عتبة المعدن. يعتمد غياب الإلكترونات من سطح المعدن على طاقة الضوء وليس على شدته. تعتمد طاقة الضوء على التردد أو الطول الموجي (E = hf). ترتبط شدة الضوء بمعدل انبعاث طاقة الضوء.
4.
(1) يمكن للإلكترونات أن تخرج من الأسطح المعدنية عندما تتعرض المعادن للإشعاع الكهرومغناطيسي
(2) يعتمد انفصال الإلكترونات عن سطح المعدن على تردد الضوء الساقط
(3) دالة الشغل لكل معدن متساوية
العبارة الصحيحة المتعلقة بالتأثير الكهروضوئي هي...
الحلول
العبارة (1): هذه العبارة صحيحة. تتكون الموجات الكهرومغناطيسية من أنواع عديدة من الموجات ذات ترددات أو أطوال موجية مختلفة. فقط الموجات الكهرومغناطيسية التي يزيد ترددها أو طول موجتها عن عتبة التردد أو الطول الموجي المحدد يمكنها انتزاع الإلكترونات من المعدن.
العبارة (2): هذه العبارة صحيحة. إذا كان تردد الضوء أقل من تردد عتبة المعدن، فإن الإلكترون لا ينفصل عن المعدن. وعلى العكس، إذا كان تردد الضوء أكبر من تردد عتبة المعدن، فإن الإلكترونات تنفصل عن المعدن.
العبارة (3): هذه العبارة خاطئة. دالة شغل المعدن هي الحد الأدنى من الشغل أو الطاقة اللازمة لإزالة الإلكترونات من سطح المعدن. وتعتمد دالة الشغل لكل معدن على خصائصه.
[irp]
5.
( 1) تسمى الإلكترونات المشعة في التأثير الكهروضوئي بالإلكترونات الفوتونية
(2) لا يعتمد معدل الإلكترونات المشعة على شدة الضوء الذي يؤثر على سطح المعدن
(3) تعتمد الطاقة الحركية للإلكترونات المنبعثة على طاقة الموجات الضوئية على سطح المعدن
(4) إزالة الإلكترونات من سطح معدني بغض النظر عن تردد العتبة (fo)
العبارة الصحيحة حول التأثير الكهروضوئي هي...
الحلول
(1) تسمى الإلكترونات التي يتم إشعاعها بالإلكترونات الضوئية
(2) معدل الإلكترونات المشعة هو عدد الإلكترونات المنبعثة خلال فترة زمنية محددة. ويتأثر هذا المعدل بشدة الضوء، التي بدورها ترتبط بمعدل نفاذية الضوء. ولا تؤثر شدة الضوء إلا عندما تتجاوز طاقة الضوء عتبة المعدن. أما إذا كانت طاقة الضوء أقل من عتبة المعدن، فلا يكون لشدة الضوء أي تأثير.
(3) هذه العبارة صحيحة. تعتمد الطاقة الحركية للإلكترونات المنبعثة على طاقة الموجات الضوئية على سطح المعدن. ولا ينبعث الإلكترون من سطح المعدن إلا عندما تتجاوز طاقة الضوء عتبة طاقة المعدن.
(4) هذه العبارة خاطئة. إذا كان تردد الموجة الضوئية الواردة أقل من تردد العتبة المعدنية، فلن تنطلق الإلكترونات. لذا، فإن تفريغ الإلكترونات يعتمد على تردد العتبة.
6.
(1) يجب أن يكون تردد الضوء الذي يضيء المهبط أكبر من تردد العتبة
(2) تكون وظيفة عمل الكاثود المعدني أكبر من طاقة الضوء الذي يضيء الكاثود
(3) يجب أن يكون طول الموجة العتبية أكبر من طول موجة الضوء الساقط على الكاثود
(4) يجب أن تكون الطاقة الحركية للإلكترونات المنبعثة من المهبط أكبر من طاقة العتبة
لكي يتم استيفاء متطلبات الإلكترونات الضوئية:
الحلول
(1) هذه العبارة صحيحة. تحدث الظاهرة الكهروضوئية عندما يكون تردد الضوء الساقط على معدن الكاثود أكبر من تردد العتبة لمعدن الكاثود.
(2) هذه العبارة خاطئة. دالة الشغل هي الحد الأدنى من الشغل أو الطاقة اللازمة لتحرير الإلكترونات. ولكي تحدث الظاهرة الكهروضوئية، يجب أن تكون طاقة الضوء أكبر من دالة الشغل للكاثود المعدني.
(3) هذه العبارة خاطئة. تحدث الظاهرة الكهروضوئية عندما يضيء طول موجة الضوء المهبط، وهو أكبر من طول موجة العتبة للمهبط المعدني.
(4) هذه العبارة صحيحة. لكي تتمكن الإلكترونات من الهروب من المعدن، يجب أن تكون الطاقة الحركية لها أكبر من طاقة العتبة لمعدن الكاثود.
الإجابات الصحيحة هي (1) و (4).
[irp]
7. لاحظ العبارة التالية:
(1) يجب أن تكون وظيفة تشغيل المعدن أقل من طاقة الضوء التي تضيء الكاثود المعدني
(2) طاقة عتبة الكاثود أكبر من طاقة الضوء التي تضيء معدن الكاثود
(3) الطاقة الحركية للإلكترونات المنبعثة من المهبط تكون دائمًا أكبر من طاقة عتبة المهبط
(4) تتناسب الطاقة الحركية للإلكترونات المنبعثة من سطح الكاثود طرديًا مع طاقة الضوء الذي يُضيء الكاثود
البيان الدقيق بشأن التأثير الكهروضوئي هو...
الحلول
(1) هذه العبارة صحيحة
(2) هذا البيان خاطئ
(3) هذه العبارة صحيحة
(4) هذه العبارة صحيحة فقط إذا كانت طاقة الضوء الساقط على المهبط أكبر من طاقة عتبة معدن المهبط. أما إذا كانت طاقة الضوء أقل من طاقة عتبة المعدن، فلا يمكن فصل الإلكترونات عن سطح معدن المهبط.
[irp]
