التأثير الكهروضوئي ( Photoelectric effect )

---

التأثير الكهروضوئي تبث طاقة فوتونات الضوء تيارًا كهربائيًا في خلية شمسية. يطلق الفوتون إلكترونًا من ذرة في طبقة من النوع الموجب. يُدفع الإلكترون عبر وصلة موجب ـ سالب إلى طبقة النوع السالب. ينساب الإلكترون من الخلية، من خلال حمل، ويرتد مرة أخرى إلى طبقة النوع الموجب.

التأثير الكهروضوئي أيُّ تأثير ينتج عنه تحويل الطاقة من الضوء إلى تيار كهربائي. وتستخدم مثل هذه التأثيرات في قياس شدة الضوء، أو توفير إمداد كهربائي، والأنواع الثلاثة الرئيسية للتأثير الكهروضوئي هي تأثيرات الابتعاثية الضوئية والموصلية الضوئية والفولطية الضوئية.

تأثير الابتعاثية الضوئية:

يحدث عندما تُصدر إحدى المواد إلكترونات نتيجة للضوء الساقط عليها. استُخدم هذا التأثير في بعض الخلايا الكهروضوئية المبكرة. وتتكون خلايا الابتعاث الضوئي هذه من أنبوب زجاجيّ يحوي قطباً مشحوناً بشحنة سالبة يسمى الكاثود وقطباً كهربائياً مشحوناً بشحنة موجبة يسمى الأنود. ★ تَصَفح: القطب الكهربائي. ووضع طبقة حساسة للضوء على الكَاثُود، يجعله يُصدر إلكترونات عندما يسقط عليه الضوء. تنجذب الإلكترونات، وهي جسيمات مشحونة بشحنة سالبة، إلى الأنُود المشحون بشحنة موجبة.

ويتناسب سريان الإلكترونات وهو تيار كهربائي مع شدة الضوء عند الكَاثُود، ويمكن تكوين مقياس شدة الضوء بوصل الخلية إلى مقياس شدة التيار.

تأثيرالموصلية الضوئية:

يحدث عندما يزداد التيار الكهربائيّ المنساب من خلال مادة، نتيجة للضوء الساقط عليها. ويتغير انسياب الإلكترونات المكونة للتيار، طبقاً لشدة الضوء. والخلايا الكهروضوئية المستخدمة لهذا التأثير عادة ماتحوي قطعة من السيلينيوم أو كبريتيد الكَادمِيوُم. وتستخدم خلية ذات موصلية ضوئية متصلة ببطارية ومقياس تيار، في كثير من آلات التصوير، لقياس شدة الضوء.

تأثير الفولتية الضوئية:

يحدث عندما يسبب سقوط ضوء على وصلة بين مادتين انتقال إلكترونات من أحد جانبي الوصلة إلى الجانب الآخر. يؤدي هذا إلى اكتساب إحدى المادتين إلكترونات زائدة لتصبح مشحونة بشحنة كهربائية سالبة. أما المادة الأخرى فتصبح موجبة الشحنة لحدوث نقص في إلكتروناتها. وكما يحدث في البطارية فإن عدم التوازن هذا ينتج قوة دافعة كهربائية يمكن استخدامها لإمرار تيار كهربائي في دائرة.

بعض الخلايا الكهروضوئية المستخدمة للتأثير الكهروضوئي، لها وصلات من النحاس وأكسيد النحاس الأحمر. لكن معظم الأنواع الحديثة تستخدم وصلات من أشباه موصِّلات من الأنواع الموجبة والسالبة. تستخدم الخلايا الكهروضوئية في بعض المقاييس الضوئية الفوتوغرافية، ولها مزايا عدم الحاجة إلى تزويدها بالكهرباء ويمكن صنع مقياس ضوئي بسيط يوصل فولتميتر إلى خلية فولتية ضوئية لقياس القوة الدافعة الكهربائية المتولدة. وتستخدم الخلايا الكهروضوئية في الحاسبات، ومركبات الفضاء، والخلايا الشمسية لإنتاج الطاقة.

★ تَصَفح أيضًا: العين الكهربائية ؛ مقياس الضوء ؛ صمام المضاعف الضوئي.