Concetti Chiave
- L'effetto fotoelettrico si verifica quando la luce colpisce certi metalli, provocando l'emissione di elettroni solo se la frequenza della luce supera un valore soglia.
- Il numero di elettroni emessi dipende dall'intensità della luce, mentre la loro energia cinetica è legata alla frequenza della luce.
- Einstein ha spiegato l'effetto fotoelettrico considerando la luce come composta da particelle chiamate fotoni, che sono privi di massa ma possiedono energia discreta.
- Gli elettroni vengono espulsi dagli atomi quando colpiti da fotoni con energia sufficiente, superiore all'energia di legame elettronica nota come funzione lavoro.
- Aumentando l'intensità luminosa, cresce il numero di fotoelettroni emessi, mentre una maggiore frequenza dei fotoni si traduce in un'energia cinetica superiore per i fotoelettroni.
L'effetto fotoelettrico
Nel 1888 Hertz scoprì che quando la luce colpisce la superficie di certi metalli vengono emessi elettroni. Questo fenomeno venne chiamato effetto fotoelettrico, e la sua caratteristica saliente è che l’emissione degli elettroni avviene solamente quando la frequenza della luce incidente supera un certo valore di soglia (v_0). Ulteriori osservazioni furono le seguenti:Il numero di elettroni emessi dipende dall’intensità della luce incidente;
L’energia cinetica degli elettroni emessi dipende dalla frequenza della luce.
Einstein mostrò che le due precedenti affermazioni potevano essere dimostrate interpretando la radiazione come formata da particelle. Quindi, secondo Einstein:
La luce ha anche natura corpuscolare;
È costituita da “particelle” prive di massa, dette fotoni;
I fotoni possiedono quantità discrete di energia (quanti di Planck);
L’energia dei fotoni è proporzionale alla frequenza dell’onda associata.
Gli atomi quindi perdono elettroni solamente in seguito all’urto con particelle ad alta energia (i fotoni). Gli elettroni assorbono energia, e i fotoelettroni (ovvero gli elettroni che si perdono) sono prodotti solo se i fotoni possiedono un’energia sufficiente, che deve essere superiore all’energia di legame dell0elettrone alla superficie (quantità nota come funzione lavoro). Al crescere del numero di fotoni incidenti (intensità luminosa), cresce anche il numero di fotoelettroni emessi. Se i fotoni hanno un’energia (frequenza) superiore a quella di soglia, l’eccesso di energia aumenta l’energia cinetica dei fotoelettroni.