Effetto fotoelettrico

Revisione docente e prova in classe aperte. Scheda introduttiva di studio, non un esame completo né materiale ufficiale di un ateneo.

Università:
Materia: Fisica
Sezione: Moderna

In breve

Un fotone ha energia hf; emissione avviene se supera il lavoro di estrazione φ.

Spiegazione

Nell’effetto fotoelettrico, un fotone trasferisce energia hf a un elettrone del metallo. Per estrarlo occorre il lavoro di estrazione φ; se hf≥φ può avvenire emissione e l’energia cinetica massima degli elettroni è Kmax=hf−φ. La frequenza soglia è f₀=φ/h, caratteristica del materiale.

Albert Einstein spiegò nel 1905 che la luce scambia energia in quanti, relazione poi sostenuta dalle misure di Robert Millikan. Se la luce ha frequenza superiore a f₀, aumentare la frequenza aumenta Kmax; a frequenza fissata sopra soglia, aumentare l’intensità porta più fotoni incidenti e quindi può aumentare il numero di elettroni emessi.

Errore preciso: credere che una luce arbitrariamente intensa espella elettroni anche sotto la frequenza soglia. Nel modello a fotoni, ciascun fotone resta sotto φ: più fotoni insufficienti non equivalgono a un singolo fotone più energetico. Intensità e frequenza hanno ruoli distinti: la prima regola il flusso di fotoni, la seconda l’energia di ciascuno.

Da ricordare

• Un fotone ha energia hf; emissione avviene se supera il lavoro di estrazione φ.
• Energia cinetica massima è hf−φ; sotto la frequenza di soglia non avviene emissione nel modello ideale.
• A frequenza fissa maggiore intensità significa più fotoni e più elettroni, non più energia massima per elettrone.

Verifica

Aumentando intensità a frequenza fissa aumenta… 1. Costante di Planck 2. Numero di fotoni incidenti 3. Lavoro di estrazione 4. Frequenza

Soluzione commentata

Risposta corretta: 2

Numero di fotoni incidenti. Energia cinetica massima è hf−φ; sotto la frequenza di soglia non avviene emissione nel modello ideale.

Fonti

• 6.2 Photoelectric Effect – University Physics Volume 3 — OpenStax. Relazione energia fotone-lavoro di estrazione, frequenza di soglia, energia cinetica massima e ruolo distinto dell’intensità; la fonte distingue intensità (numero di fotoni/corrente) da energia massima.
• The photoelectric effect – Quantum Physics I — MIT OpenCourseWare. Risorsa del corso MIT di fisica quantistica dedicata espressamente al fotoeffetto; la pagina è stata aperta e verifica la pertinenza tematica della seconda fonte.