Una fotocellula reale: la funzione lavoro del sodio
1 · Prevedi
La funzione lavoro del sodio è 2.28 eV, corrispondente a una soglia attorno ai 544 nm (giallo-verde). La luce rossa (~650 nm) espellerebbe fotoelettroni dal sodio, per quanto intensa?
- Sì, con luce abbastanza intensa.
- Dipende da quanto tempo luce la luce.
- No: l'energia dei fotoni rossi sta sotto la funzione lavoro, nessuna emissione a qualunque intensità.
2 · Configurazione
- Apri il preset fotocellula al sodio e premi Reimposta. Funzione lavoro 2.28 eV.
- Attiva le letture di energia fotone e stato di fotoemissione.
- Imposta la λ per ogni prova e registra la KE massima (0 sotto soglia).
3 · Raccogli dati
| Lunghezza d'onda λ (nm) | Energia fotone E_γ (eV) | KE massima K_max (eV) |
|---|---|---|
| 450.00 | ||
| 500.00 | ||
| 550.00 |
Traccia K_max (asse y) contro λ (asse x) per le tre prove. A quale λ K_max tocca zero?
4 · Analizza
- Per una prova, calcola E_γ = hc/λ, poi K_max = max(0, E_γ − φ) usando φ = 2.28 eV. Confronta con la tabella — conferma che la prova a lunghezza d'onda più lunga dia K_max = 0.
- La lunghezza d'onda soglia del sodio è λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Spiega perché qualsiasi lunghezza d'onda più lunga di questa (energia del fotone minore) non può mai espellere un elettrone dal sodio, non importa l'intensità della luce.
5 · Estendi
- I materiali fotovoltaici sono scelti con funzioni lavoro adattate allo spettro solare. Spiega perché un materiale con funzione lavoro troppo ALTA sprecherebbe gran parte della luce visibile del sole invece di convertirla.
- Qui K_max dipende da λ (colore), non dalla luminosità. Quale proprietà fisica della luce cambia alzando la luminosità a λ fissa sopra soglia?
La fisica dietro questo esperimento
Comportamento di soglia
K_max = max(0, E_γ − φ): sotto la funzione lavoro nessun fotoelettrone viene emesso indipendentemente dall'intensità — una soglia netta che un quadro puramente classico (ondulatorio) della luce non può spiegare.