سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017
در اغلب موارد، انرژی موج نوری جذب شده به انرژی داخلی ماده تبدیل و باعث گرم شدن جسم می شود. ولی گاهی قسمتی از این انرژی شده می تواند پدیده های دیگری را نیز باعث شود. اثرهای مهم نور که کاربردهای عملی وسیعی یافته اند عبارتند از اثر فوتوالکتریک، فوتولیانی ...
عکس نویسنده
عکس نویسنده
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

تاثیر نور بر ماده

بخشی از موج نور تابیده بر جسم از آن بازتابیده می شود، بخشی از آن می گذرد و بخشی نیز جذب آن می شود.

تاثیر نور بر ماده

در مطلب قبل با فایل محتوای هوشمند اثر فوتو الکتریک که به معنای آزاد شدن انرژی از سطح فلزات با تاباندن نور (فوتون) با انرژی خاص می باشد، آشنا شدید، حال به تعریف بیشتری در مورد اثر فوتوالکتریک و قوانین مربوط به آن می پردازیم.
در اغلب موارد، انرژی موج نوری جذب شده به انرژی داخلی ماده تبدیل و باعث گرم شدن جسم می شود. ولی گاهی قسمتی از این انرژی جذب شده می تواند پدیده های دیگری را نیز باعث شود. اثرهای مهم نور که کاربردهای عملی وسیعی یافته اند عبارتند از اثر فوتوالکتریک، فوتولیانی و تبدیل های فوتوشیمیایی.
مثال: تیغه روی کاملا تمیز شده ای به الکتروسکوپی نصب و با چشمه تابش فرابنفش روشن می شود، اگر الکتروسکوپ بار منفی داشته باشد، بر اثر نور لامپ جیوه بار را از دست می دهد. هر چه تابندگی تیغه بیشتر باشد، یعنی شار نور تابیده به آن بزرگ تر باشد، تخلیه سریع تر صورت می پذیرد. اگر شیشه جذب کننده تابش فرابنفش را در مسیر پرتوها قرار دهیم تخلیه دیده نمی شود. اگر الکتروسکوپ بار مثبت داشته باشد، این دفعه به رغم روشن شدن بار باقی می ماند.

از این آزمایش نتیجه می گیریم، با تابیدن نور بر سطح فلز بار منفی از آن ناپدید می شود. به رغم تابیدن نور بر سطح فلز بار مثبت در آن باقی می ماند. این نتیجه مهم مبنی بر این که این اثر فقط وقتی دیده می شود که تیغه روشن شده به قطب منفی باتری وصل باشد برای اولین بار توسط فیزیک دان روسی استولتوف مطرح شده است.

برای تیغه روی، تابیدن پرتوهای فرابنفش از اهمیت عمده ای برخوردار می باشد.
تفورت این آزمایشی که در بالا توضیح دادیم در خواص بارهای منفی و مثبت تشکیل دهنده فلز را نشان می دهد. اولی ها الکترون هایی هستند که با فلز پیوند ضعیفی دارند و به آسانی می توانند در فلز حرکت کنند (رسانندگی) و به سهورلت به ورای مرزهای آن بروند (اثر فوتوالکتریک). دومی ها یون های مثبتی هستند که شبکه بلوری فلز را می سازند به طوری که بیرون راندن آنها به منزله تصعید فلز می باشد. اگر اگر فلز به طور منفی باردار باشد، الکترون آزاد شده بر اثر میدان الکتریکی حاصل از فلز باردار از فلز خارج می شود. در مورد بار مثبت، نور می تواند الکترون ها را که همیشه در فلز حضور دارند نیز آزاد کند. ولی میدان الکتریکی ایجاد شده در اطراف جسمی که به طور مثبت باردار شده است فرار الکترون ها را کند می کند و می خواهد آنها را به جسم برگرداند. بنابراین، اگر انرژی جنبشی الکترون در حال فرار (یعنی سرعت آن) خیلی زیاد نباشد، به رغم اثر الکترون ها نمی توانند تیغه را ترک کنند و بار مثبت آن بدون تغییر می ماند.
توانایی نور در این که می تواند باعث جدایی الکترون ها از فلز شود یکی از بهترین دلایل طبیعت الکترومغناطیسی امواج نوری است.
اثر فوتوالکتریکی
اگر یک صفحه فلزی را تحت تابش فیزیک امواج پر انرژی قرار دهیم، پرتو کاتدی و یا الکترون های شتابدار از صفحه فلزی منتشر می شود. و همچنین اگر بین دو صفحه فلزی اختلاف پتانسیل الکتریکی بسیار زیادی ایجاد کنیم، الکترون های لایه ظرفیت اتم های فلز، انرژی زیادی دریافت می کنند و در نتیجه سطح فلز را ترک می کنند و به سمت آند پیش می روند. در این عمل چون هم نور و الکتریسیته دخالت دارند به این پدیده، اثر فوتو الکتریک می گویند. در واقع تمام مواد ( جامد، مایع و گاز ) می توانند در شرایط خاصی تحت تاثیر اثر فوتوالکتریک، پرتو کاتدی از خود گسیل کنند، گاهی به پرتو کاتدی، فوتوالکترون نیز می گویند.
قوانین اثر فوتوالکتریک
اثر فوتوالکتریک را تعداد الکترون هایی که نور در واحد زمان آزاد می کند (یعنی توسط جریان فوتوالکتریک) و سرعت این الکترون ها مشخص می کند. هر چه تعداد الکترون هایی که در واحد زمان فرار می کنند زیادتر باشد، زمان خالی شدن بار الکترومتر کوتاه تر می باشد. هر چه سرعت الکترون ها بیشتر باشد، میدان کند کننده ای که باید برای ممانعت از فرار آنها از تیغه اعمال شود شدید تر می باشد.
قوانین به دست آمده از اثر فوتوالکتریک عبارتند از:
1- تعداد الکترون هایی که در واحد زمان توسط نور آزاد می شوند (یعنی جریان اشباع) با شار نوری نسبت مستقیم دارد.
2- سرعت فرار فوتوالکترون ها به تابندگی بستگی ندارد ولی با بسامد نور معین می شود.
فوتولیانی، انتقال استوکس
بعضی از مواد نه فقط قسمتی از نور تابشی بر انها را بازتاب می دهند، بلکه به تابانی در می آیند. این تابانی یا لیانی، ویزگی مهمی دارد: ترکیب طیفی تابش لیان نسبت به نوری که باعث لیانی شده است متفاوت می باشد.
نمونه لیانی که به سهولت قابل دیدن است درخشندگی آبی- شیری نفت سفید در نور روز است. تعداد زیادی از محلول های رنگدانه ای و بعضی مواد به خصوص به علت روشن شدن با چشمه های گسیل کننده نور فرابنفش (مثل قوس الکتریکی یا لامپ بخار جیوه) لیانی نشان می دهند. تابانی از این نوع فوتولیانی نامیده می شود. معنی آن این است که ظهور لیانی بر اثر نور است.

تغییر در رنگ تابانی در مقایسه با رنگ تابش برانگیزتده گاهی می تواند با چشم تشخیص داده شود. این ویژگی در صورتی که طیف تابش لیانی را با طیف تابش برانگیزنده مقایسه کنیم حتی آشکارتر نیز می شود. این مقایسه نشان می دهد که طول موج تابش لیان از طول موج تابش برانگیزنده بزرگ تر است. این قاعده، یعنی این که تابش لیان با طول موج بزرگ تری نسبت به تابش برانگیزنده مشخص می شود و به نام فیزیکدان انگلیسی استوکس نامیده می شود.
مثال: با گذراندن نور چراغ از شیشه بنفش عملا تمام موج های آبی و بزرگ تر جذب می شود. اگر باریکه چنین نوری به فلاسک محتوی محلول فلوئورسئین بتابد، محلول در معرض این نور با رنگ زرد مایل به سبز به تابانی در می آید.
با استفاده از چشمه های نوری که تابش آنها شامل تعداد زیادی امواج کوتاه باشد، در می یابیم که تقریبا همه اجسام می توانند تا اندازه ای به تابانی در آیند. گاهی با سرد کردن جسم تا دمای خیلی پایین، مثلا با قرار دادن آن در هوای مایع می توان لیانی را شدیدا تقویت کرد.

تاثیر نور بر ماده

شکل: آزمایش روی لیانی(الف) آرایش وسایل، (ب) نمودار طرحوار آزمایش. 1- چشمه نور (چراغ)، 2- صافی نوری (بنفش)، 3- ظرف حاوی محلول فلوئورسئین.
جالب توجه است که بعضی اجسام برای مدتی پس از قطع نور تابشی به تابانی خود ادامه می دهند. مدت این پس تابانی در اجسام مختلف متفاوت است. در بعضی اجسام، این امر برای زمان بسیار کوتاهی (10-4S یا حتی کم تر) مشاهده می شود و برای مشاهده آن وسایل خاصی مورد نیاز است. در اجسام دیگر چند ثانیه و حتی دقیقه (گاهی ساعت ها) طول می کشد به طوری که بدون هیچ مشکلی مشاهده می شود.
ادامه دارد ....
منبع: http://bigbangpage.com
مرکز یادگیری سایت تبیان، مرجان سلیمانیان

تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین