Concetti Chiave
- Illuminando un metallo con luce visibile o ultravioletta, gli elettroni possono assorbire energia e, se supera il lavoro di estrazione, fuoriuscire.
- L'emissione di elettroni avviene solo se la frequenza della radiazione supera un valore minimo specifico per il metallo in questione.
- Albert Einstein nel 1905 introdusse il concetto di QUANTI, affermando che la radiazione elettromagnetica è composta da pacchetti di energia, i fotoni.
- La relazione tra energia e frequenza è descritta dall'equazione di Planck: E = h x f, dove E è l'energia, h è la costante di Planck e f è la frequenza.
- In un metallo colpito dalla luce ultravioletta, un singolo fotone interagisce con un singolo elettrone, permettendo l'emissione se l'energia del fotone supera il lavoro di estrazione.
Emissione di elettroni
Se illuminiamo un metallo con una luce visibile oppure ultravioletta, a seconda del metallo, la luce che trasporta energia può essere assorbita dagli elettroni vicini alla superficie del metallo.
Alcuni di essi, avendo ricevuto una quantità d'energia maggiore del "lavoro di estrazione"(ossia il minimo lavoro che occorre compiere per far fuoriuscire un elettrone dal metallo), riescono a sfuggire all'esterno.
Si ha una cosidetta "Emissione di elettroni" se la frequenza della radiazione è maggiore di un valore di frequenza minimo che dipende dal metallo.
Maxwell disse che il fenomeno doveva avvenire con qualsiasi radiazione, al fine di spiegare le leggi sperimentali dell'effetto fotoelettrico.
Teoria di Einstein sui quanti
Secoli più avanti, Albert Einstein nel 1905 affermò che la radiazione elettromagnetica è composta da singoli pacchetti di energia, che lui stesso chiamò QUANTI. I Quanti, potremmo dire che siano il corrispettivo dei fotoni nel campo elettromagnetico con:
- Ogni fotone ha massa nulla
- Viaggia con la velocità della luce
- Il suo simbolo è (c)
- Trasporta energia
Quest'ultima condizione, è data dall'equazione di Planck:
E = h x f
E corrisponde all'energia, (h) alla costante di Planck(6,626 x 10 alla -34 J/s), mentre (f) corrisponde alla frequenza dell'onda.
Interazione fotone-elettrone
Inoltre, sempre secondo Einstein, in un metallo colpito da un fascio di luce ultravioletta, si ha sempre e soltanto l'interazione di un singolo fotone con un singolo elettrone; che può fuoriuscire dal metallo se l'energia del fotone è al minimo lavoro di estrazione. S'implica quindi che vi sia una frequenza data dal rapporto tra il lavoro d'estrazione e la costante di Planck.
Nell'interazione dell'elettrone con il fotone, l'elettrone assorbe l'energia ed esce dal metallo possedendo un'energia cinetica che dipende solo dalla frequenza dell'onda.
Domande da interrogazione
- Qual è il principio alla base dell'emissione di elettroni da un metallo?
- Cosa affermò Albert Einstein riguardo alla radiazione elettromagnetica?
- Come avviene l'interazione tra fotoni ed elettroni in un metallo?
L'emissione di elettroni avviene quando la luce, visibile o ultravioletta, fornisce agli elettroni un'energia superiore al "lavoro di estrazione", permettendo loro di sfuggire dal metallo, a condizione che la frequenza della radiazione superi un valore minimo specifico per ciascun metallo.
Albert Einstein nel 1905 sostenne che la radiazione elettromagnetica è composta da pacchetti di energia chiamati QUANTI, i quali, simili ai fotoni, hanno massa nulla, viaggiano alla velocità della luce e trasportano energia, come descritto dall'equazione di Planck E = h x f.
Secondo Einstein, in un metallo colpito da luce ultravioletta, un singolo fotone interagisce con un singolo elettrone; se l'energia del fotone supera il lavoro di estrazione, l'elettrone può fuoriuscire, acquisendo un'energia cinetica che dipende dalla frequenza dell'onda.
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