آموزش اثر فوتو الکتریک به زبان ساده


آموزش اثر فوتو الکتریک به زبان ساده
انتشار: شنبه, 19 آبان 97
بروزرسانی:دوشنبه, 29 شهریور 0
بازدید: 59059
تعداد نظرات:2
لینک کوتاه:
  دسته بندی:     محاسبات هسته ای    فریم ورک گیت   


فوتون در انرژی های مختلف برهمکنش های مختلفی را با ماده میکند. این برهمکنش ها شامل موارد زیر است:

1) اثر فوتوالکتریک

2) برهمکنش های کامپتون

3) تولید زوج

4) اثر فوتونوترونی 
در این مقاله به آموزش اثر فوتوالکتریک توضیح داده می شود

اثر فوتو الکتریک 

اگرچه ساختمان اتمی بسیار پیچیده است اما می‌توان به مقدار زیادی آن را ساده کرد و در عین حال همچنان ایده خوبی در مورد چگونگی اتفاق این برخوردها داشت.

اتم شامل یک هسته مرکزی و تعدادی الکترون در مدارها است در این مبحث هسته فقط به عنوان وسیله ای که الکترون ها را در اتم نگه میدارد در نظر گرفته می شود که دارای بار مثبت است و  الکترون ها را با بار منفی در مدار خاصی نگه میدارد. 

داخلی ترین  لایه K نامیده می شود و لایه های محیطی تر دارای اسم های L,M,N هستند لایه K فقط قادر به پذیرش دو الکترون است و اگر الکترونی بیشتری در هسته وجود داشت باید به لایه بعدی برود. هر لایه دارای انرژی خاصی است. الکترون هایی که در لایه های نزدیک به سطح قرار دارد به صورت محکم تری در اطراف هسته نگه داشته میشوند الکترونهای لایه خارجی پیوند حساس تری داشته و اساساً آزاد هستند و بدین سبب آنها را الکترونهای آزاد می نامند.

میزان انرژی لایه های اتمی به وسیله عدد اتمی آن مشخص میشود. الکترونهای لایه K در عناصر با عدد اتمی بالا نسبت به عناصر با عدد اتمی پایین با قدرت بیشتری به اتم پیوند خورده اند در حقیقت این اختلاف ها قابل اندازه گیری است. به عنوان مثال انرژی همبستگی لایه K در سرب ۸۸ کیلو الکترون ولت است در حالیکه انرژی همبستگی لایه K در کلسیم فقط ۴ کیلو الکترون ولت است. الکترونها در ناحیه K نسبت به لایه L در سطح انرژی پایین تری قرار دارند.

 اگر خارجی ترین این الکترونها را به عنوان الکترون آزاد فرض کنیم الکترون های لایه داخلی از نظر انرژی در حالت مقروض قرار دارد میزان این قرض با نزدیکتر شدن به هسته اتم در یک عنصر با عدد اتمی بالا مشخص میشود.

یک فوتون تابشی با انرژی کمی بیشتر از انرژی همبستگی یک الکترون لایه K به یکی از الکترونهای این مدار برخورد کرده و آن را از مدارش خارج می‌کند فوتون مزبور با انتقال تمام انرژی خود به الکترون ناپدید میشود بیشتر انرژی فوتون صرف غلبه بر انرژی همبستگی الکترون می شود و باقی مانده آن به الکترون انرژی جنبشی می‌دهد. الکترونی که از حالت کمبود انرژی رهایی یافته است به صورت یک فوتو الکترون در فضا رها می‌شود این الکترون به صورت یک یون منفی در می‌آید اما از آنجا که ذرات باردار قدرت نفوذ کمی دارند لذا تقریباً بلافاصله جذب می شوند حتی برای مدت کوتاهی با یک جای خالی الکترونی در لایه های باقی مانده و بلافاصله با قرار گرفتن یک الکترون ناحیه K مجدداً تکمیل می‌شود اشعه که به وسیله حرکت الکترونها در یک مدار تولید می شود اشعه اختصاصی نامیده می شود.

اثر فوتوالکتریک همیشه سه محصول نهایی به بار می‌آورد:

1)اشعه اختصاصی 

2) یون منفی 

3) یون مثبت 

احتمال وقوع فتو الکتریک 

سه قانون ساده بر احتمال برخورد فتو الکتریک حکومت می‌کند 

1) فوتون تابشی می بایست انرژی کافی برای غلبه بر انرژی همبستگی الکترون داشته باشد به عنوان مثال الکترون های لایه اول از اتمی دارای انرژی همبستگی 33 کیلو الکترون ولت هستند یک فوتون اشعه ایکس با انرژی ۳۳ کیلو الکترون ولت قطعاً قادر به خارج کردن الکترون مذکور از لایه K نیست 

2) احتمال وقوع یک واکنش فتو الکتریک در هنگام تشابه نسبی بین انرژی فوتون و انرژی همبستگی الکترونیک بیشتر است البته مشروط بر اینکه انرژی فوتون زیادتر باشد

3) هرچه الکترون به صورت محکمتری در مدار خود قرار داشته باشد احتمال شرکت آن در برخورد فوتوالکتریک بیشتر است 

بطور خلاصه احتمال وقوع واکنش های فتو الکتریک در عناصر با عدد اتمی بالا همراه با فوتون های کم انرژی مشروط بر اینکه انرژی کافی برای غلبه بر نیروی هم بستگی الکترون ها در لایه های شان را داشته باشند بیشتر است در حقیقت اثر فوتوالکتریک نمی‌تواند با الکترون های آزاد رخ دهد این برخورد یک برخورد ممنوع نامیده می شود

 

 

دانلود متن به صورت pdf

پیشنهاد برای مطالعه بیشتر











محدودیت در دسترسی

برای مشاهده کامل این قسمت وارد سایت شوید

ورود عضویت

  شبکه های اجتماعی

در شبکه اجتماعی اینستاگرام هر روز تخفیف داریم. آکادمی پرتویار در اینستاگرام دنبال کنید تا در جریان این تخفیف ها قرار بگیرید

گروه تلگرامی مونت کارلو با بیش از 400 عضو مخصوص پاسخ به سوالات شما عزیزان است

در واتس آپ به گروه پشتیبان ما بپیوندید

میخوای در برنامه نویسی حرفه ای بشی؟ کلیک کن

  جستجو

جستجو پیشرفته

برای مشاوره، سفارش پروژه، کارگاه و ... با شماره 09372846654 تماس بگیرید

  پنل کاربری

ورود عضویت


  دسته بندی


3.227.235.216
fa