الفرق بين التأثير الكهروضوئي وتأثير كومبتون
ما الفرق بين التأثير الكهروضوئي وتأثير كومبتون Compton-Effect هذا ما نُسلط الضوء عليه في مقالنا عبر بحر، لاسيما فقد وردت تساؤلات من الطلاب في المراحل الدراسية المختلة حول تأثير كومبتون والتأثير الكهروضوئي، لذا نصحبك في جولة عزيزي الطالب في شرح مُبسط ووافٍ.
- ” ما الفرق بين التأثير الكهروضوئي وتأثير كومبتون Compton-Effect “.
- يتمثل في تأثير كومبتون : الذي يُعرّف بأنه التشتت للفوتون عن طريق المادة.
- فينتج عنه فوتون يتمتع بطاقة الزخم( كمية الحركة)؛ التي هي عبارة ضرب الكتلة في السرعة، فإنه مع ارتفاع وزيادة زخم الجم، تقل القدرة على التحكم فيه أو إيقافه، ولكن في المقابل تزيد قدرته على دفع الجسم.
- أما عن التأثير الكهروضوئي فهو عبارة عن الانبعاث للإلكترونات الناتج عن الفلزات.
- يأتي هذا بعد سقوط إشعاع ذات طاقة كافية.
- لاسيما فإن تأثير كومبتون يأتي من تشتت الفوتون بالمادة.
- مما يصدر عنها الفوتون الذي يتمتع بنسبة قليلة من الزخم أي القدرة على الحركة.
شرح ظاهرة كومتون
- إن ظاهرة كومتون يُمكننا أن نشرحها بأنها؛ التشتت الغير منتظم.
- تنتج ظاهرة كومتون من خلال التصادم بين كل من الفوتون والإلكترون.
- الجدير بالذكر أن هذا يؤدي إلى تناقص الطاقة في الفوتون، مما يؤثر على طول الموجة.
- ولتبسيط تلك الظاهرة فيجب أن نذكر أن الطاقة حين تنتقل من الفوتون إلى جسيم مشتت،
- بنما في حالة ظاهرة كومتون هي التي تحدث كنتيجة لانتقال الطاقة من الجسيم الحر المشتت إلى الفوتون.
- ولكن في حالة إذا ما انخفضت الطاقة؛ ففي تلك الحالة لا يُطلق عليه اسم كومبتون.
- بينما تتحول تلك الحالة لتطول الموجات عن المُشتت من الجسيمات، ليُطلق عليها آن ذاك تشتت تومسون.
- ترجع ظاهرة كومبتون الفيزيائية إلى اكتشاف العالم كومبتون في عام 1923 م.
- حيث اهتم بدراسة طول الموجة لإشاعة X .
- أشار في دراسته إلى أن الضوء يتفاعل وكأنه جسيم.
- وأثبت ذلك بناء على ما جاء به آيناشتين.
- الذي جاء فيه ما يركد أن الجسيمات تتكون من الحزم المركبة من الطاقة الناتجة من ترددات ضوئية.
- فيما خلُصت تجربة كومتون إلى أن الضوء عبارة عن تيارات يُطلق عليها الكمات .
- التي بدورها تتوقف على الترددات الناتجة من الضوء.
ملخص تأثير كومبتون
- يُمكننا أن نُدرك أهمية وتأثير نظرية كومبتون في حياتنا بقدرتها على الدخول في تركيب التليسكوب.
- حيث إنه يُعد المصدر الأهم والأساسي في صناعة بعض المعدات النووية.
- فضلاً عن يُعزى إليه الفضل في توافر تلسكوب وكالة ناسا الفضائي.
- ولكي نُجيب على سؤال ما الفرق بين التأثير الكهروضوئي وتأثير كومبتون Compton-Effect نوضح أولاً تأثير كومبتون.
- الذي يعتمد على إشاعة جاما؛ مما سهل من عملية تحديد الخرائط السماوية بإرسال تلك الإشاعة.
- كما تدخل في الكشف الطبي على المسافرين.
- إلى جانب تحديد ما إذا كان المريض مُصابًا بورم، أو أي من الأمراض التي تكشف عنها الإشاعة.
- وكذا فإن لتأثير كومبتون جلّ الأثر في القدرة على الوقوف على رقابة الأنظمة في الهيئات.
- تندرج تطبيقات ظاهرة كومبتون في شتى مناحي الحياة.
- فنجدها تتجلى في تركيب عدسات الكاميرا بما تمتلكه من إشاعة جاما.
- فتحمل في طياتها القدرة على القياس الفوتون وما يتضمنه من طاقة.
نتائج تجربة كومبتون
يُمكننا عزيزي القارئ أن نوجز ابرز ما خرج به العالم كومبتون من نتائج تجربته نستعرضها فيما يلي:
- يتكون الإشعاع المشتت من مركبين أساسيين وهما ؛ طول الموجة، إلى جانب زاوية البعثرة.
- فيما يُشار إلى أن المؤثر الأساسي في الإشعاع المبعثر هو؛ الطول الموجي المتساوي مع طول موجة الإِشعاع الساقط.
- فضلاً عن الزاوية التي تناثر بها الإشعاع.
- حيث إن الطول الموجي يتكون من طول موجي وحيد.
- لاسيما أن كومبتون وجد أن الفوتونات هي التي تدخل في تشكيل الإشاعة الساقطة.
- جاء هذا بناء على القاعدة الآتية:
- Energy of the photon(E)= hf = hc/λ
- Momentum of the photon(p) = h/λ
- خرج كومبتون بعدد من النتائج التي أشارت إلى أن زاوية تشتت الأِشعة هي حجر الأساس لقياس الفروق بين الطول الموجي للفوتون المبعثرة.
- يأتي الفرق بين كل طول الموجي للفوتونات كبيرًا في حالة بلوغ الزاوية 180º.
- من المعروف فقدان الفوتونات المبعثرة جزء من الطاقة، لذا يُصبح الطول الموج للفوتون المشتت أكبر من الطول الموجي للفوتن الساقط.
- فيما يُمكننا أن نصف الناتج المذكور فيما يلي: ( λ’ > λ ).
معادلات تشتت كومبتون
- تُلخص المعادلة الآتية ظاهرة تشتت كومبتون التي نذكرها فيما يلي:
- لاسيما فإن اصطدام الفوتون بالإلكتروني يُصف في إطار المعادلة التالية:
- حيث يُشير رمز h إلى ثابت بلانك، بينما يُشير رمز m إلى كتلة الإلكترون، فيما يُشير c إلى سرعة الضوء، لاسيما أن Φ يُشير إلى زاوية التشتت.
- إذ تأتي معادلة كومبتون في حالة الزاوية صفر مُشيرة إلى أن؛ Φ=90º، فترد كالآتي:
ما هي الظاهرة الكهروضوئية
ما الفرق بين التأثير الكهروضوئي وتأثير كومبتون Compton-Effect هذا ما نستعرضه فيما يلي:
- هي تلك الظاهرة التي تنتج عن إطلاق عدد من الأجسام المتنوعة بين الصلبة والسائلة والغازية.
- لاسيما أن الظاهرة الكهروضوئية هي عبارة عن؛ الظاهرة الناجمة عن إطلاق سطح فلزي للإلكترون في حالة بلوغه إشاعة سواء أكانت من الشمس أو إشاعة كهرومغناطيسية.
- الجدير بالذكر أنه من أبرز تلك الظواهر الكهروضوئية هي؛ الانبعاث الثانوي والحراري.
- يرجع تاريخ اكتشاف الظاهرة الكهروضوئية إلى عام 1877 م.
- ظهرت باكتشاف العالم هيرتز نتيجة للملاحظة والتدقيق التي تمتع بها العالم.
- إذ أنه لاحظ شرارة الكهرباء، بعدما تعرضت سطح مادة موصلة للإشعاع.
- فيما اكتشف أن الضوء يظهر على هيئة طاقة، مما جعل العالم يُدرك أهمية التأثير الكهروضوئي.
- يعتمد ظهور الطاقة الكهروضوئية على مجموعة من المتغيرات التي من أبرزها؛ شدة وتردد الشعاع المغناطيسي، نوع المعدن، التيار الفوتوضوئي، وطاقة حركة الإلكترونات.
- كما يوجد لدى الظواهر الكهروضوئية عدد من الخصائص التي من بينها؛ اعتمادها على سقوط الموجات بتردد يتوافق مع السطح.
- العلاقة الطردية بين كل من حركة الإلكترون، فضلاً عن الترددات الساقطة من الضوء.
- تتأثر الظواهر الكهروضوئية بالترددات الضوئية.
عرضنا من خلال مقالنا الفرق بين التأثير الكهروضوئي وتأثير كومبتون في شرح للأمثلة فضلاً عن إيضاح الفروقات بين الظاهرة الكهروضوئية، يُمكنك عزيزي القارئ قراءة المزيد من المقالات التي نستعرض بها الشرح المبسط للرياضيات عبر بحر رياضيات، كما يُمكنك الاطلاع على كل جديد بحر.
