ملخص الطبيعة الجسيمية للضوء، الفيزياء

إشعاع الجسم الأسود

الجسم الأسود: جسم مثاليّ يمتصّ الأشعة الكهرمغناطيسية الساقطة عليه كلها بغضّ النظر عن تردّداتها، ويُشعّها كلها بالكفاءة نفسها، ويعتمد انبعاث الأشعة منه على درجة حرارته فقط.

وَفقًا لفرضية بلانك، فإنّ الطاقة التي تشعّها الأجسام أو تمتصّها عند تردّد معيّن تكون عددًا صحيحًا من مضاعفات طاقة الحزمة (الكمة) الواحدة، وطاقة الكمّة الواحدة يُعبَّر عنها بالعلاقة الآتية: $E = hf$
وعند تردّد معيّن، فإنّ طاقة الأشعة الكهرمغناطيسية التي يشعّها جسم أو يمتصّها يُعبَّر عنها بالعلاقة الآتية: $E_n = nhf$
حيث $n$ عدد صحيح موجب. وبذلك، فإنّ طاقة الأشعة الصادرة عن جسم عند التردّد $f$ يمكن أن تأخذ قيمًا غير متصلة، مثل: $hf,\ 2hf,\ 3hf,\ 4hf,\ \ldots$

الظاهرة الكهروضوئيّة: انبعاث إلكترونات من سطح فلزّ عند سقوط إشعاع كهرمغناطيسيّ بتردّد مناسب عليه.
الإلكترونات الضوئيّة: الإلكترونات المنبعثة من سطح الفلزّ عند سقوط إشعاع كهرمغناطيسيّ بتردّد مناسب عليه.

اقتران الشغل: أقلّ طاقة كافية لتحرير إلكترون من سطح الفلزّ، وهو يعتمد على نوع الفلزّ.
تردّد العتبة: أقلّ تردّد يلزم لتحرير إلكترون من سطح الفلزّ دون إكسابه طاقة حركيّة.
$f_0 = \frac{\Phi}{h}$
أمّا إذا كانت طاقة الفوتون ( $hf$ ) أكبر من ( $\Phi$ ) فإنّ الإلكترون يتحرّر مكتسبًا طاقة حركيّة، وتحسب الطاقة الحركيّة العظمى للإلكترونات المتحرّرة ( $KE_{max}$ ) بالعلاقة الآتية: $KE_{max} = hf - \Phi$
يمكن التعبير عن الطاقة الحركيّة العظمى بالصيغة ( $KE_{max} = \frac{1}{2} m v_{max}^2$ )، وبذلك يمكن إعادة كتابة العلاقة السابقة على النحو الآتي: $hf = \Phi + \frac{1}{2} m v_{max}^2$

مثالًا على ذلك الخلايا الشمسية المبيّنة في الشكل أدناه، تحوّل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية.
وقد تصل فاعليّة الخلايا الشمسية المستخدمة للأغراض التجارية إلى 20% تقريبًا.
ومن الجدير بالذكر أنّ الخلايا الشمسية من المصادر البديلة النظيفة للطاقة.