Effetto fotoelettrico: una soglia energetica netta

1 · Prevedi

Luce di lunghezze d'onda diverse colpisce un metallo con funzione lavoro 2.3 eV. Finché entrambe sono abbastanza corte da espellere elettroni (la loro energia fotonica è sopra l’energia di soglia), un fotone più blu (λ minore) espelle un elettrone con più energia cinetica?

• No: l'energia cinetica dipende solo dall'intensità, non da λ.
• Dipende dal colore del metallo, non dalla λ della luce.
• Sì: sopra la soglia, λ minore significa fotoni più energetici, quindi elettroni con più energia cinetica.

2 · Configurazione

1. Apri il preset soglia fotoelettrica e premi Reimposta. La funzione lavoro è fissata a 2.3 eV.
2. Attiva le letture di energia del fotone e KE massima.
3. Imposta la λ per ogni prova e registra la KE massima degli elettroni espulsi.

3 · Raccogli dati

Traccia K_max (asse y) contro 1/λ (asse x) per le tre prove. La linea è retta?

4 · Analizza

1. Per una prova, calcola E_γ = hc/λ usando h = 6.626×10⁻³⁴ J·s; c = 2.998×10⁸ m/s, poi K_max = E_γ − φ usando φ = 2.3 eV. Confronta entrambi con la tabella.
2. Spiega perché K_max cresce linearmente con l'energia del fotone (quindi con 1/λ) sopra soglia, con pendenza hc (≈1240 eV·nm quando λ è in nm) e intercetta −φ.

5 · Estendi

1. La teoria ondulatoria classica prevedeva che anche luce debole e bassa frequenza prima o poi espellesse elettroni, aspettando o alzando l'intensità. Spiega perché la soglia energetica netta dell'effetto fotoelettrico (indipendente dall'intensità) fu così sorprendente prima della spiegazione a fotoni di Einstein.
2. Raddoppiando l'intensità a parità di λ, cambierebbe K_max? Cosa cambierebbe invece?

La fisica dietro questo esperimento

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