Fotoni

I FOTONI

I fotoni sono caratterizzati da una lunghezza d’onda, una frequenza, e una velocità. Dagli studi fatti sulle radiazioni, bisogna introdurre il concetto di fotone: ogni radiazione trasporta una certa quantità di energia, che è uguale ad h che moltiplica la frequenza. (Frequenza e lunghezza d’onda sono inversamente proporzionali).
Se esaminiamo lo spettro sul libro di testo, notiamo che passando dai raggi gamma, alle onde radio, man mano che diminuisce la frequenza aumenta la lunghezza d’onda, e varia la quantità di energia trasportata dai fotoni. Al centro troviamo una piccola parte che è detta spettro del visibile e va dal rosso al violetto. Ad ogni colore corrisponde una determinata lunghezza d’onda. Stiamo parlando della luce, che come abbiamo visto con la fotosintesi, traporta energia; ma la luce del visibile non trasporta una elevata quantità di energia, perché ha una frequenza bassa.

I fotoni

Alla domanda che cos’è la luce non è facile dare una risposta, e questo proprio perché la luce presenta una duplice natura. La luce presenta una natura ondulatoria e una corpuscolare. Alcuni e fenomeni vanno spiegati con la teoria ondulatoria della luce, mentre altri soltanto ammettendo la natura corpuscolare della luce: la luce è costituita da corpuscoli detti quanti o fotoni. Ogni quanto trasporta una determinata quantità di energia.
L’effetto che viene spiegato con questa teoria è l’effetto fotoelettrico: quanto un raggio di luce colpisce una lastra metallica e questo raggio ha una certa frequenza e lunghezza d’onda, riesce a strappare gli elettroni dal metallo e quindi questo flusso di elettroni riesce a causare un passaggio di corrente elettrica; questo effetto non è spiegabile con la teoria ondulatoria, perché anche aumentando il numero di fotoni, se questi non hanno una determinata lunghezza d’onda e frequenza non vi è passaggio di corrente.
Quindi da ciò si desume anche che la frequenza e la lunghezza d’onda varia da metallo a metallo: ci sono metalli che trattengono con più forza gli elettroni e quindi richiedono più energia e ci sono metalli che trattengono elettroni con meno forza e quindi richiedono meno energia. Quindi si parla di una soglia di lunghezza d’onda e frequenza, ovvero non si ha passaggio di corrente elettrica se non viene superata questa soglia e questo non era spiegabile con la teoria ondulatoria, ma può essere spiegato benissimo con quella corpuscolare.
Alcune formule:
E_c=h∙v
Formula: energia cinetica (Ec) Uguale a energia cinetica dell’elettrone emesso
E_c corrisponde all’energia cinetica dell’elettrone emesso.
h è la costante di Planc
v (nì) è la frequenza
E_c=( h∙v )-w
w indica l’energia minima per strappare l’elettrone dalla superficie del metallo.
Questa formula afferma che una parte dell’energia contenuta nel fotone serve per strappare l’elettrone dal metallo, e una parte di questa energia viene utilizzata per fornire all’elettrone una certa velocità.