ما الفرق بين تأثير الكهروضوئية وتأثير كومبتون؟
ما الفرق بين تأثير الكهروضوئية وتأثير كومبتون؟
يلخّص الجدول مقارنة ما بين تأثير الكهروضوئية وتأثير كومبتون فيما يأتي:تأثير الكهروضوئية | تأثير كومبتون |
تم تفسيره بوساطة ألبرت آينشتاين | تم تفسيره بوساطة آرثر كومبتون |
ينقل الفوتون كل طاقته إلى إلكترون واحد | ينقل الفوتون جزءاً من طاقته إلى إلكترون واحد |
ظاهرة منخفضة الطاقة | ظاهرة متوسطة الطاقة |
يتلاشى الفوتون بعد التفاعل | يتشتت الفوتون بعد التفاعل |
تأثير الكهروضوئية وتأثير كومبتون هما نوعان من التفاعلات ما بين الضوء والمادة، ويوضّح كلا التأثيرين طبيعة الجسيمات للموجات الكهرومغناطيسية، يعتبر كل من تأثير الكهروضوئية وكومبتون تأثيرات كمومية، ويحدثان عندما يصطدم الفوتون مع الإلكترون، ويتضمن كلا التأثيرين أن الإلكترون يمتص جميع طاقة الفوتون أو جزء منها.
بالنسبة لهذين التأثيرين، لا يُعامل الضوء على أنه مجرد موجات، لكنّه يتكون بطبيعته من جسيمات تسمى بالفوتونات، وتحمل هذه الفوتونات كمية محددة من الطاقة، ويعتبر كلا التأثيرين من الأمثلة على قانون الحفاظ على الطاقة والزخم الكلي.
الفرق الأساسي بين تأثير الكهروضوئية وتأثير كومبتون هو أن تأثير الكهروضوئية يحدث على الإلكترونات المرتبطة، بينما يحدث تأثير كومبتون على الإلكترونات الحرة، وفي تأثير الكهروضوئية تمتص الإلكترونات الطاقة، بينما تقوم الإلكترونات بتشتيت الفوتونات في تأثير كومبتون.
في تأثير الكهروضوئية، يتمص إلكترون واحد الطاقة الكامة للفوتون الساقط، ولكن في تأثير كومبتون ينقل الفوتون الساقط جزءاً فقط من طاقته إلى إلكترون واحد. تأثير الكهروضوئية هو ظاهرة منخفضة الطاقة، وتختفي الفوتونات التي تتفاعل مع الإلكترونات بمجرد إعطائها طاقتها، بينما تأثير كومبتون هو ظاهرة متوسطة الطاقة حيث تلامس الفوتونات الإلكترونات وتتشتت.
تأثير الكهروضوئية
تأثير الكهروضوئية هو عبارة عن تأثير يتم فيه إخراج الإلكترونات ذات الروابط الضعيفة من داخل المعادن المكوّنة للمادة، وذلك عندما يتفاعل الإشعاع الكهرومغناطيسي مع تلك الإلكترونات، وتُعرف الإلكترونات المقذوفة بالإلكترونات الضوئية في تأثير الكهروضوئية، تعتمد الطاقة الحركية القصوى للإلكترونات الضوئية وعددها مع شدة الضوء. فكلما زادت كثافة الضوء كلما زاد عدد الإلكترونات الضوئية.
لتأثير الكهروضوئية العديد من التطبيقات العملية المفيدة، حيث إن الأجهزة التي تعتمد عليه تمتلك العديد من الخصائص المرغوبة مثل إنتاج تيار يتناسب طردياً مع شدة الضوء ووقت استجابة سريع جداً. ومن هذه الأجهزة هي الثنائي الضوئي (بالإنجليزية: Photo-Diode) حيث يمكنه اكتشاف الضوء وشدته والتحكم في الأجهزة الأخرى بناء على ذلك.
تأثير كومبتون
تأثير كومبتون هو حالة تصف تشتت الفوتونات عالية الطاقة عن طريق إلكترونات غير مترابطة أو جسيمات مشحونة حرة. حيث ينقل الفوتون جزءاً من طاقته وزخمه إلى الجُسيم المشحون، لذا تكون طاقة الفوتون الناتج أقل من طاقة الفوتون الساقط.
كما يكون الطول الموجي للفوتون المُشتت أعلى من الطول الموجي للفوتون الساقط، حيث إن الطاقة المرتبطة بالفوتون تتناسب عكسياً مع طوله الموجي. ومن التطبيقات العملية على تأثير كومبتون هي أجهزة التصوير ب الأشعة السينية عالية الدقة والحساسية.