אפקט פוטואלקטרי

0

No comments posted yet

Comments

Slide 1

מגישות: עדן שריבקר ואמילי פרונוב מורה מקצועית: ילנה טשרניחובסקי כיתה: ט'7 בית ספר: מקיף ח' אשדוד אפקט פוטואלקטרי

Slide 2

כאשר אור פוגע בגוף הוא מוחזר ממנו חלקית, חלקית עובר דרכו וחלקית נבלע בתוכו. ברוב המקרים האנרגיה של האור הפוגע הופכת לאנרגיה פנימית של הגוף וכתוצאה מכך הוא מתחמם. אבל לפעמים מתרחשות תופעות אחרות. בין החשובות ביותר הוא האפקט הפוטואלקטרי. האפקט הפוטואלקטרי הוא תופעה פיזיקלית שבה נפלטים אלקטרונים מפני מתכת כאשר פוגעת בה קרינה אלקטרומגנטית ונבלעת בה.  אפקט פוטואלקטרי התוצא הפוטואלקטרי: אור הפוגע במתכת גורם לשחרור אלקטרונים.

Slide 3

בשנת 1887 גילה היינריך הרץ כי כאשר מקרינים אור אולטרה סגול על מתכת, האוויר שמסביבה נטען במטען חשמלי שלילי. תופעה זו התגלתה במסגרת מחקר על  התפרקות חשמלית בין לוחות מוליכים, שבמהלכו הבחין הרץ שהקרנת המתכת באור אולטרה סגול גורמת להגדלת ההתפרקות החשמלית. גילוי האפקט

Slide 4

לפי משוואת האפקט הפוטואלקטרי יש קשר בין אנרגיית הפוטון הפוגע באלקטרון, אנרגית הקשר ואנרגיה קינטית שנותרת לאלקטרון. משוואת האפקט הפוטואלקטרי: Eph= Ek+B אנרגיית הפוטון- Eph אנרגייה קינטית שנותרת לאלקטרון- Ek אנרגיית הקשר- B משוואת האפקט פוטון-חלקיק יסודי המייצג מנה של אור, הנושא את הכוח האלקטרומגנטי. אנרגית הקשר- האנרגיה המינימלית הנדרשת כדי לעקור אלקטרון מהמתכת. מספר זה קבוע לכול סוג מתכת.

Slide 5

איינשטיין נתן הסבר לתוצא זה ולפיו האור מורכב מאוסף של חלקיקים, פוטונים, שלכל אחד מהם אנרגיה. האור מגיע במנות של אנרגיה והאנרגיה של כל מנה שכזו פרופורציונלית לתדירות של האור. ברגע שפוטון פוגע בפני המתכת, הפוטון נעלם וכל האנרגיה שלו עוברת לאחד האלקטרונים שבמתכת. ההסבר של איינשטיין Ephoton- אנרגיית הפוטון Ekin- אנרגיה קינטית h- קבוע פלאנק v- תדירות האור Φ- סף אנרגיה מינימלי קבוע פלאנק: לא איינשטיין גילה את התופעה הזאת, אבל הוא נתן לה את ההסבר הנכון.

Slide 6

חוקי האפקט פוטואלקטרי 1.המהירות ההתחלתית המקסימלית של האלקטרונים הנפלטים מהמתכת תלויה בתדירות האור ואיננה תלויה בעוצמת האור. 2.לכל חומר קיימת תדירות סף, כאשר אור בעל תדירות נמוכה יותר מתדירות הסף, לא יגרום לפליטת אלקטרונים ממנו, ללא תלות בעוצמת האור. 3. אנרגיית האלקטרונים תלויה אך ורק בתדירות האור הפוגע.

Slide 7

כיום משמש האפקט הפוטואלקטרי בסיס למכשירים המדליקים את תאורת הרחובות עם רדת החשיכה, המווסתים את צפיפות צבע הדפוס במכונות לצילום מסמכים והמכתיבים את משך החשיפה במצלמות - למעשה, הוא מצוי כמעט בכל התקן אלקטרוני ששולט באור או מגיב לו. השימושים בתופעה: יש רכיבים פוטואלקטריים במד הנשיפה המשמש את המשטרה לגילוי נהגים שיכורים- עין חשמלית קולטת את שינויי הצבע המתחוללים בגז שבמכשיר, כשהוא מגיב עם האלכוהול שבפיו של הנהג. על האפקט הזה מבוססת גם המצאת מכפיל האור - שפופרת זכוכית ריקה מאוויר, ובתוכה שורה של "מדרגות" מתכת. המדרגות פולטות יותר ויותר אלקטרונים אחרי שפגעו פוטונים במדרגה הראשונה, וכך אפשר להגביר אות חלש של אור. מכפילי אור משמשים בגלאים אסטרונומיים ובמצלמות טלוויזיה. שלטי הטלוויזיה פועלים על עיקרון האפקט הפוטואלקטרי – האותות המועברים ע"י פוטונים מהשלט מתורגמים לאותות של פליטת אלקטרונים, שהם למעשה אותות זרם. לאחר מכן, אותות הזרם מפוענחים ומתורגמים לפקודות המתאימות.

Slide 8

התאים הוולטאים, שנבנו לראשונה בשנות החמישים, ממירים 15 עד 30 אחוז מן האור הפוגע בהם לזרם חשמלי, ומספקים אנרגיה למחשבונים, לשעוני יד, ללוויינים במסלול ולכלי רכב המשוטטים על פני מאדים. היישום הבולט ביותר לעין של האפקט הפוטו-אלקטרי הוא התא הסולרי, הקרוי גם תא פוטו-וולטאי.

Slide 9

הסבר התופעה בסרטון https://www.youtube.com/watch?v=v5h3h2E4z2Q הדמיה https://phet.colorado.edu/en/simulation/legacy/photoelectric אפקט פוטואלקטרי

Summary: עבודת הגשה כיתה ט7 2017

URL: