التأثير الكهروضوئي هكذا حصل آينشتاين على جائزة نوبل

في عام 1887 لاحظ الفيزيائي الألماني "هاينريش هيرتز" انطلاق شرارات من صفيحة معدنية موصلة عندما سلّطَ أشعةً فوق بنفسجية عليها، وسمّيت تلك الظاهرة "التأثير الكهروضوئي".

يُعدّ اكتشاف هذه الظاهرة أحد أهم المداخل لدراسة طبيعة الضوء وتفاعله مع المادة (1).

فما التأثير الكهروضوئي؟ وكيف يحدث؟

هو ظاهرة خروج الإلكترونات من سطح صفيحة معدنية عندما تُسلَّط كمّيّات من الضوء عليها.

وقد فُسِّرت هذه الظاهرة على نحو دقيق عام 1905 على يد الفيزيائي الشهير "ألبرت آينشتاين" كما يأتي:

افترض آينشتاين -معتمدًا على تفسير ماكس بلانك الكمّي لإشعاع الجسم الأسود- أنّ الضوء يوجد على شكل كميات محددة من الطاقة تُسمّى "فوتونات".

عندما يُسلَّط الضوء على الصفيحة المعدنية يمتص الإلكترون طاقةَ إحدى هذه الفوتونات، فإذا كان تردد الفوتون عاليًا على نحو كافٍ؛ فإنّ ذلك يمنحه طاقةً أعلى تساعد الإلكترون على الخروج من سطح المعدن، وينتج التأثير الكهروضوئي عن ذلك (2).

وقد حاز "ألبرت آينشتاين" جائزةَ نوبل في الفيزياء عام "1921" على تفسيره للتأثير الكهروضوئي وإسهاماته في الفيزياء النظرية (3).

ومن المثير للاهتمام أنّ الفيزيائي المعروف "روبرت ميليكان" لم يكن مقتنعًا بنظرية آينشتاين عن الفوتونات وحاول دحضها مرارًا وتكرارًا عن طريق تجاربه، ولكنّ تجاربه قادت للتحقق من نظرية آينشتاين تجريبيًّا، وأدى ذلك إلى حصول "ميليكان" على جائزة نوبل عام 1923 (4).

ونتيجة تلك الجهود؛ أثبتت ظاهرة "التأثير الكهروضوئي" امتلاكَ الضوء طبيعة جسيمية إضافةً إلى طبيعته الموجية. فمن وجهة نظر "فيزياء الكم" يملك الضوء كلا الطبيعتين، مما يعني طريقة جديدة كليًّا في التفكير ستفتح الأبواب لإنجازات مهمة في المستقبل (4).

المصادر: