Concetti Chiave
- L'effetto fotoelettrico si verifica quando la luce visibile o ultravioletta colpisce un metallo, permettendo agli elettroni di assorbire energia e fuoriuscire se superano il "lavoro di estrazione".
- La frequenza della radiazione deve essere superiore a un minimo specifico del metallo per causare l'emissione di elettroni.
- Albert Einstein ha rivoluzionato la comprensione dell'effetto fotoelettrico nel 1905, introducendo il concetto di quanti, equivalenti ai fotoni nel campo elettromagnetico.
- Ogni fotone ha massa nulla, viaggia alla velocità della luce e trasporta energia, descritta dall'equazione di Planck E = h x f.
- Secondo Einstein, l'interazione tra un fotone e un elettrone è sempre singola, e l'elettrone può uscire dal metallo solo se l'energia del fotone supera il lavoro di estrazione.
L'effetto fotoelettrico
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.
Storia del fenomeno
Maxwell disse che il fenomeno doveva avvenire con qualsiasi radiazione, al fine di spiegare le leggi sperimentali dell'effetto fotoelettrico.
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.
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.
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