حاسبة جهد الإيقاف

جهد الإيقاف في تجربة كهروضوئية هو الحد الأدنى للجهد اللازم لإيقاف أكثر الإلكترونات الكهروضوئية طاقةً المنبعثة من سطح معدني. يُعد هذا المفهوم محوريًا في فهم التأثير الكهروضوئي، حيث يُسبب الضوء انبعاث إلكترون من مادة.

الخلفية التاريخية

يُظهر التأثير الكهروضوئي، الذي لوحظ لأول مرة من قبل هاينريش هرتز عام 1887، وشرحه ألبرت أينشتاين لاحقًا عام 1905، الطبيعة الجسيمية للضوء. يستخدم شرح أينشتاين، الذي حصل من أجله على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1921، مفهوم الفوتونات لوصف كيف يمكن للضوء ذي التردد الكافي أن يُخرج إلكترونات من مادة. يُعد جهد الإيقاف مقياسًا مباشرًا لأقصى طاقة حركية لهذه الإلكترونات الكهروضوئية.

صيغة الحساب

تُعطى صيغة حساب جهد الإيقاف (SV) بواسطة:

\[ SV = \frac{KE}{e} \]

حيث:

• SV هو جهد الإيقاف بالفولت (V)،
• KE هي أقصى طاقة حركية للإلكترونات الكهروضوئية بالجول (J)،
• e هو الشحنة الأولية للإلكترون بالكولوم (C)، تقريبًا \(1.602176634 \times 10^{-19} C\).

مثال على الحساب

بالنسبة لإلكترون كهروضوئي ذي أقصى طاقة حركية مقدارها \(3.2 \times 10^{-19} J\):

\[ SV = \frac{3.2 \times 10^{-19}}{1.602176634 \times 10^{-19}} \approx 2 V \]

أهمية وسيناريوهات الاستخدام

يُعد جهد الإيقاف أمرًا بالغ الأهمية في التجارب التي تتضمن التأثير الكهروضوئي، مما يُمكّن الباحثين من حساب أقصى طاقة حركية للإلكترونات المنبعثة. يُعد هذا القياس أساسيًا في دراسة الخصائص الإلكترونية للمواد، وفيزياء أشباه الموصلات، وتطوير أجهزة مثل الثنائيات الضوئية والخلايا الشمسية.

الأسئلة الشائعة

1. ما هو التأثير الكهروضوئي؟

   • التأثير الكهروضوئي هو انبعاث الإلكترونات من مادة عندما يسطع عليها ضوء بتردد كافٍ.

2. كيف يرتبط جهد الإيقاف بالتأثير الكهروضوئي؟

   • يُستخدم جهد الإيقاف لقياس أقصى طاقة حركية للإلكترونات المنبعثة بواسطة التأثير الكهروضوئي، مما يُظهر الطبيعة الكمية للضوء.

3. لماذا ثابت شحنة الإلكترون في الصيغة؟

   • شحنة الإلكترون ثابت فيزيائي أساسي، يمثل كمية الشحنة الكهربائية التي يحملها إلكترون واحد.

يُبسط هذا الحاسب عملية حساب جهد الإيقاف، مما يجعله في متناول الأغراض التعليمية، والأبحاث، والتطبيقات العملية في الفيزياء والهندسة.