في تجربة صفيحة الخارصين والكشاف المشحون بشحنة سالبة، استُخدم ضوء أحمر ثم أشعة فوق بنفسجية. فسر المشاهدات وفق النموذج الجسيمي للضوء.

Question

Accepted Answer

الضوء الأحمر لا يحرر إلكترونات لأن تردده دون العتبة، وزيادة شدته لا تغير طاقة الفوتون. الأشعة فوق البنفسجية تملك تردداً مناسباً فتحرر إلكترونات من الخارصين فيقل انفراج الكشاف.
أ) لأن تردد الضوء الأحمر أقل من تردد العتبة للخارصين، فطاقة الفوتون hf لا تكفي لتحرير إلكترون من سطح الفلز.
ب) زيادة الشدة تعني زيادة عدد الفوتونات، لكنها لا تزيد طاقة الفوتون الواحد. إذا بقي hf< فلن يتحرر الإلكترون مهما زاد عدد الفوتونات في هذا النموذج.
ج) لأن تردد الأشعة فوق البنفسجية مناسب وأكبر من تردد العتبة، فتتحرر إلكترونات من صفيحة الخارصين المشحونة سالباً، فيقل مقدار شحنة الكشاف ويقل الانفراج.
د) تحرير الإلكترونات يعتمد أولاً على تردد الضوء لا شدته؛ الشدة تؤثر في عدد الإلكترونات فقط بعد تجاوز تردد العتبة.
هذه التجربة هي الدليل العملي المبكر على أن طاقة الضوء تأتي في فوتونات، وأن الشرط الأول هو hf≥.

سؤال في الطبيعة الجسيمية للضوء: الفيزياء توجيهي مع الحل