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Effetto Fotoelettrico

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Effetto Fotoelettrico

Messaggioda Foto Utenteanto123 » 9 ott 2020, 16:29

Ciao a tutti, sto studiando Fondamenti di Elettronica e in particolare mi è sorto un dubbio sull'Effetto Fotoelettrico. In pratica ho una radiazione luminosa incidente su una superficie di metallo e si fa riferimento all'emissione fotoelettrica di elettroni. Ho letto dagli appunti che se aumento l'INTENSITA' della radiazione, aumenta il numero di elettroni ma non la loro velocità. Se aumento la FREQUENZA, aumenta anche la velocità di emissione degli elettroni dal metallo. E su questo ci sono! Poi mi dice che aumentando la frequenza, aumenta l'energia (E=hf) e questa energia viene ceduta agli elettroni (con conseguente aumento della velocità). Poi mi dice che al contrario, se aumento l'intensità, ovvero l'energia totale incidente, questa non viene ceduta agli elettroni. Ora perché accade ciò? Perché l'energia che deriva dall'aumento della FREQUENZA viene ceduta, mentre l'energia che deriva dall'aumento di INTENSITA' della radiazione non viene ceduta agli elettroni? Vi ringrazio per un chiarimento :-)
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[2] Re: Effetto Fotoelettrico

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 9 ott 2020, 16:56

Provo a risponderti, il fenomeno è stato analizzato da Einstein nel 1902, per il quale ha preso il Nobel, mi pare nel 1920.

Provo a spiegarlo da superficiale:
Il fenomeno sperimentale è il seguente:
se illumini con un fascio di radiazione infrarossa (frequenza bassa)
una fotocellula, non provochi emissione di elettroni dal catodo anche se aumenti la quantità di radiazione.
Se illumini con un fascio di radiazione ultravioletta (frequenza elevata)
una fotocellula, provochi emissione di elettroni dal catodo.
Se poi aumenti l'intensità aumenti la quantità degli elettroni emessi.

Viene spiegato con la teoria dei quanti di luce, (E=hf) con f bassa la E è bassa e non è sufficente
a liberare un elettrone dal suo legame dal nucleo.
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[3] Re: Effetto Fotoelettrico

Messaggioda Foto Utenteanto123 » 9 ott 2020, 17:01

Ti ringrazio. Sì, questo l'ho capito. Però non capisco una cosa. Se aumento l'intensità, aumento anche l'energia giusto? Perché questa energia non viene ceduta agli elettroni, mentre quella ottenuta aumentando la frequenza sì? Questo è il mio dubbio
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[4] Re: Effetto Fotoelettrico

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 9 ott 2020, 17:07

No, ti faccio un esempio (tratto da un vecchio esempio didattico di una vecchia pubblicazione del CERN):

puoi avere una tonnellata di acqua calda/tiepida, hai tanto calore ma non è in grado di cuocere un uovo.

Metti un fiammifero acceso sotto un uovo, lo cuoci.

Quindi non è un problema di quantità , ma di qualità.
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[5] Re: Effetto Fotoelettrico

Messaggioda Foto Utenteanto123 » 9 ott 2020, 17:11

Quindi la risposta è che qualitativamente l'energia che aumenta in seguito all'aumento dell'intensità non è in grado di aumentare la velocità degli elettroni. E' solo questione di qualità dell'energia, giusto?
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[6] Re: Effetto Fotoelettrico

Messaggioda Foto UtenteGirogiro » 10 ott 2020, 12:18

Dovessi dire a naso per me cosa è un fotone metterei che rappresenta l' energia d' urto che un
onda può trasmettere nel tempo (t=1/f) di una oscillazione.

Tale onda d' urto sarebbe proporzionale alla costante (h) di Planck, che dimensionalmente è
quella di un momento angolare, rappresentabile da una massa per una velocità per un raggio,
che nell' onda metterei (Mang=m*c*lambda), e che allora nello spazio privo di altre
interazioni pure si conserverebbe come fanno i momenti angolari e come fa pure quella costante (?!)

Al momento dell' urto contro l' elettrone la quantità di moto (m*c) verrebbe ceduta
nel tempo (t=1/f) di una oscillazione e pertanto con l' energia (E=h*f)
Ossia scritta più classicamente (E=m*c*lamda*f=m*c^2)

Ora se tu prendessi ad esempio un protone con in orbita di raggio (r) un elettrone
essendo trascurabili le forze gravitazionale ed eguali le quantità di carica ti verrebbe,
che per portarti via quell' elettrone, ti servirebbe una energia d' urto di

E=\frac{1}{4\pi \varepsilon 0}(\frac{QpQe}{r})=\frac{1}{4\pi \varepsilon 0}\frac{Q^2}{r}=hf

Che a frequenze minori dunque non avresti! non potendo quelle trasmettergli lo stesso
impulso
Mentre semmai più oscillazioni a frequenza minore farebbero oscillare la forma
dell' orbita, e quindi
mettendo in oscillazione l' intero atomo, nelle sue molecole, riscaldandole

Invece la Potenza di un onda alla frequenza (f) la potresti definire per quanti fotoni (h*f) ti arrivano in un secondo, ricordando che l' energia d' urto per ciascuno non dipenderebbe da quanti te ne arriva, ma dal
Quanto legato alla frequenza!

https://www.youtube.com/watch?v=zbVDY8yj3Lw

Questa che non vuol essere la spiegazione dell' effetto fotoelettrico, secondo me rende un' idea di certi fenomeni, ma non la dare al professore! :D
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[7] Re: Effetto Fotoelettrico

Messaggioda Foto UtentePietroBaima » 12 ott 2020, 8:27

Girogiro ha scritto:Questa che non vuol essere la spiegazione dell' effetto fotoelettrico,

Infatti sono solo un sacco di puttanate messe insieme.
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Io capisco le cose per come le scrivete. Per esempio: K sono kelvin e non chilo, h.z è la costante di Planck per zepto o per la zeta di Riemann e l'inverso di una frequenza non si misura in siemens.
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