L'effetto fotoelettrico
La luce può strappare elettroni da una superficie metallica solo quando ogni fotone porta abbastanza energia. Questo avvalora il modello quantistico del fotone.
Frequenza di soglia
Sotto una frequenza di taglio specifica del metallo, nessun elettrone viene emesso indipendentemente dall'intensità. Ogni fotone deve superare l'energia della funzione lavoro.
Energia cinetica dei fotoelettroni
L'equazione di Einstein Kmax = hf − φ collega la frequenza del fotone all'energia cinetica massima dell'elettrone. Aumentare l'intensità aggiunge più fotoni, non più energia per fotone.
Simula l'effetto
Usa la simulazione fotoelettrica per variare la lunghezza d'onda, osservare l'emissione di elettroni e trovare il potenziale d'arresto per diversi metalli.
La luce non colpisce un metallo come un'onda liscia: arriva in piccoli pacchetti detti fotoni, ciascuno con un'energia fissa. Un elettrone sfugge solo se l'energia di un singolo fotone è almeno pari alla funzione lavoro del metallo — l'energia che normalmente lo trattiene. L'energia avanzata diventa cinetica dell'elettrone che vola via.
KEₘₐₓ = h · f − φ
- KEₘₐₓ — energia cinetica massima (eV): la maggior energia che un elettrone espulso porta via
- h — costante di Planck (eV·s): costante minuscola che lega la frequenza del fotone alla sua energia
- f — frequenza (Hz): quante onde luminose arrivano ogni secondo
- φ — funzione lavoro (eV): energia minima per strappare un elettrone dal metallo
Un fotone che colpisce una superficie di sodio porta 3.1 eV. La funzione lavoro del sodio è 2.1 eV. Qual è l'energia cinetica massima di un elettrone espulso?
- hf = 3.1 eV
- φ = 2.1 eV
- KEₘₐₓ = h · f − φ
- KEₘₐₓ = 3.1 eV − 2.1 eV
KEₘₐₓ = 1.0 eV