Effetto fotoelettrico: riassunto

EFFETTO FOTOELETTRICO: RIASSUNTO

Effetto fotoelettrico.

La scoperta dell'effetto fotoelettrico. L'effetto fotoelettrico fu scoperto prima da Herz nel 1887 e soltanto nel 1900 il fisico tedesco Philipp Lenard (1862-1947) ne riprese gli studi e per le sue scoperte in questo campo vinse il premio Nobel per la fisica.

L'apparato sperimentato da Leonard è formato da: un fascio di luce monocromatica,di frequenza sufficientemente alta,che incide su di una superficie metallica all'interno di un tubo a vuoto,ed estrae da essa elettroni,che si dicono fotoelettroni.Se la differenza di potenziale V tra la superficie metallica E e un collettore C (posto anch'esso all'interno del tubo a vuoto e collegato ad un circuito)è positiva ed abbastanza grande,i fotoelettroni diventano corrente e raggiungono un valore costante di saturazione. Quando V è negativa, il flusso di fotoelettroni non si ferma, ma si stabilizza ad un valore di potenziale Vo(o potenziale d'arresto)che non dipende dall'intensità della luce incidente.Questo valore Vo moltiplicato per la carica elementare e, misura l'energia cinetica massima Kmax degli elettroni emessi: Kmax=eVo

Effetto fotoelettrico: esperimento

EFFETTO FOTOELETTRICO: SPIEGAZIONE

Ciò dimostra che Vo dipende solo dalla differenza di potenziale tra E e C.

Inoltre, l'energia cinetica massima, cresce proporzionalmente alla frequenza della radiazione che ne provoca l' emissione, mentre non dipende dall' intensità.
Osservando poi, i valori delle lunghezze d'onda al variare del potenziale, ci si rese conto che per il valore Vo ne esisteva una ben precisa. Calcolando la frequenza a questa determinata lunghezza d'onda si ottiene la frequenza di soglia; cioè se la luce incidente ha un valore inferiore a questa frequenza limite, non vengono emessi fotoelettroni; semplicemente non avviene l'effetto fotoelettrico.

Proprio a questo punto la fisica classica entra in crisi, poiché, secondo la teoria ondulatoria della luce l'effetto fotoelettrico dovrebbe avvenire per qualsiasi frequenza d'onda questa(luce incidente) possieda,purché la sua intensità sia abbastanza grande.Inoltre la teoria classica non spiega l' esistenza di una frequenza di soglia, né perché l' energia cinetica massima cresce con la frequenza della luce incidente, né come onde elettromagnetiche di bassa intensità possano concentrare su un solo elettrone l' energia necessaria per estrarlo dal metallo. A dare una spiegazione ci ha pensato il fisico Albert Einstein
In conclusione;
-Una sostanza mostra un effetto fotoelettrico solo se la radiazione incidente ha una frequenza superiore alla frequenza di soglia.
-La corrente fotoelettrica è proporzionale all' intensità della luce incidente;
-L' emissione di fotoelettroni è istantanea

Effetto fotoelettrico: spiegazione

LA TEORIA DI EINSTEIN SULL'EFFETTO FOTOELETTRICO

L' interpretazione dell'effetto fotoelettrico, fu il lavoro che fece assegnare ad Albert Einstein, nel 1921, il premio Nobel per la fisica. La proposta di Einstein era rivoluzionaria e andava contro i principi della fisica classica: infatti egli sosteneva che l' energia luminosa non è distribuita in modo uniforme su tutto il fronte dell' onda che avanza, ma è concentrata in pacchetti separati. Queste quantità sono ben definite e proporzionali alla frequenza f dell' onda. Il fattore di proporzionalità è una costante, indicata con h, e nota come costante di Planck. Secondo questo modello quindi l'energia di un fascio di luce di frequenza f si compone di quantità discrete ciascuna di valore hf.
L' intensità di ogni singola unità elementare è chiamata quanto e rappresenta la più piccola quantità di energia luminosa della frequenza data (In seguito un quanto di energia fù chiamato fotone).
Nell' ipotesi di Einstein l'assorbimento dell'energia da parte dell'elettrone è inteso come " per quanti indivisibili" ed analizzando l'azione di ogni singolo fotone si accorse che questo agisce divellendo da un atomo un solo elettrone.Poiché ogni singolo processo è uguale all'altro, tutti gli elettroni divelti devono necessariamente avere la stessa energia.