La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

A cura di Matteo Cocetti & Francesco Benedetti07/06/2007.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "A cura di Matteo Cocetti & Francesco Benedetti07/06/2007."— Transcript della presentazione:

1 A cura di Matteo Cocetti & Francesco Benedetti07/06/2007

2 Introduzione alle onde Breve introduzione alleffetto fotoelettrico Cosa si intende per effetto fotoelettrico? Rappresentazione dellapparato sperimentale Grafici e riflessioni sul fenomeno Conclusioni

3 Cose un onda? Un onda è una perturbazione che si propaga senza trasporto di materia Esistono principalmente 2 tipi di onde Onde Meccaniche La perturbazione avviene in un mezzo materiale. Queste onde si propagano solo attraverso un mezzo materiale Onde Elettromagnetiche Sono costituite da un campo elettrico e un campo magnetico che non hanno bisogno di un mezzo materiale per propagarsi, per cui possono trasmettersi anche nel vuoto. La luce è lesempio più famoso.

4 Le onde sono in genere rappresentate come una sinusoide I punti di massimo (che corrispondono al massimo delloscillazione), vengono chiamati creste. I punti di minimo (che corrispondono al massimo delloscillazione nel senso opposto), vengono chiamati ventri. I punti in cui la perturbazione è nulla vengono chiamati nodi. Creste Ventri

5 Ma perché una sinusoide? Come già detto unonda è una perturbazione che si propaga nello spazio Se noi però osserviamo un punto dello spazio dove passa londa è ipoteticamente ne misuriamo lEnergia, riscontreremmo una oscillazione periodica dellEnergia in quel punto. E t (s)

6 Grandezze Caratteristiche delle Onde La lunghezza donda ( ): è la distanza tra due creste consecutive (o fra due ventri consecutivi) Lampiezza (A): è lo spostamento massimo dalla situazione di equilibrio La frequenza ( ): il numero di oscillazioni che avvengono in un secondo. Lunità di misura della frequenza è lHerz (Hz), che corrisponde ad una oscillazione al secondo Il periodo (T): è il tempo impiegato per compiere unoscillazione completa La velocità di propagazione (v): è la velocità con cui si propaga unonda. ( ) A (T) 1s ( )

7 Relazione Fondamentale Queste grandezze che caratterizzano le onde sono legate da una relazione fondamentale: v = /T Oppure poiché = 1/T v = V = velocità dell onda = La lunghezza d onda T = Il periodo v = La velocità di propagazione

8 La luce (onde elettromagnetiche) Nel caso particolare della luce, poiché la sua velocità è costante avremo: c = Dove c è la velocità della luce (nel vuoto) e vale m/s km/s

9 La frequenza Quello che è importante nelle onde e.m. è la loro frequenza La frequenza definisce un tipo di onda più o meno energetica La diversa lunghezza donda definisce invece diversi tipi di radiazione La radiazione visibile ai nostri occhi per esempio è solo un piccolo intervallo delle lunghezze donda possibili

10 Cosa vogliamo dimostrare? Quello che si arrivò a scoprire è che lEnergia trasportata da un onda elettromagnetica non dipende dalla lunghezza, dal periodo o dallampiezza dellonda stessa, bensì dalla sua frequenza. Avremo quindi che : E α Dove la costante di proporzionalità venne chiamata h ed è appunto la costante di Planck: E = h

11 Introduzione alleffetto fotoelettrico In generale quando si illumina la superficie di un materiale (in particolare dei metalli) la luce viene assorbita dal materiale e cede ad esso ( o meglio agli elettroni in esso contenuti) una certa quantità di energia. Gli elettroni aumentano quindi la loro energia cinetica e in determinate condizioni questo aumento è sufficiente affinché gli elettroni riescano ad uscire dalla superficie. Si parla quindi di elettroni fotoemessi.

12 Breve rappresentazione dellEffetto Fotoelettrico N.B. leffetto di fotoemissione è in realta` istantaneo

13 Lo Scopo Lo scopo dellesperimento è quello di misurare quantitativamente la corrente prodotta dagli elettroni fotoemessi, e studiarne la dipendenza in funzione di diversi parametri. In particolare in funzione dellintensità e della frequenza Grazie a questo esperimento furono infatti compresi molti aspetti importanti sia sulla natura della luce, sia sulliterazione che essa ha con i materiali.

14 Schematica rappresentazione dellApparato sperimentale

15 Breve ripasso dellatomo Tutta la materia è costituita da atomi Gli atomi sono a loro volta costituiti da protoni, elettroni e neutroni. Gli elettroni e i protoni di carica opposta si attraggono secondo una legge detta interazione Coulombiana Gli elettroni più vicini al nucleo sono legati molto più fortemente mentre quelli esterni sono legati più debolmente.

16 In ogni caso questi non sono liberi di allontanarsi dal nucleo E in questo caso di fuoriuscire liberamente dal materiale Schematizzando si dice che si trovano in una buca di energia potenziale Dove la profondità di questa buca corrisponde allenergia di legame degli elettroni stessi nel caso degli elettroni più esterni, che sono quelli più debolmente legati, la profondità della buca è detta Lavoro di estrazione (indicata con W) e corrisponde allenergia minima che è necessario fornire al materiale per estrarre un elettrone. Ogni materiale ha un suo valore particolare di W che in genere si aggira attorno ai 5 eV Questo valore per i metalli alcalini è più basso e vale circa 2.5 eV

17 Lesperimento nel dettaglio Lapparato è costituito da unampolla di vetro in cui è stato fatto il vuoto e al cui interno si trovano due elettrodi Il catodo è il metallo che verrà illuminato e lanodo nel nostro caso sarà un anello metallico posto di fronte al catodo stesso. Gli elettroni fotoemessi si muovono in tutte le direzioni e in particolare verso lanodo (per attrazione tra cariche di segno opposto). Gli elettroni che arrivano allanodo possono essere misurati sotto forma di corrente elettrica

18 Come si procede? Le correnti misurate sono naturalmente molto piccole, dellordine del nanoAmpere. Al catodo e allanodo grazie ad un generatore è possibile applicare una certa differenza di potenziale ΔV ΔV>0 allora gli elettroni saranno attratti verso lanodo e durante il loro percorso acquisteranno una energia pari a eΔV ΔV eΔV riusciranno a raggiungere lanodo Lo scopo è quello di determinare a quale ΔV non vi è più passaggio di corrente, ovvero tutti gli elettroni vengono respinti

19 ΔV >0 ΔV =0 ΔV <0 W - eΔV eΔV K max

20 Il Potenziale di Arresto Quando nessun elettrone riesce più a raggiungere lanodo la corrente cessa e quel valore di potenziale sarà uguale allenergia cinetica massima K max degli elettroni fotoemessi. Questo valore del potenziale viene detto potenziale di arresto. Come abbiamo detto lenergia cinetica massima degli elettroni è direttamente collegata allenergia che gli viene ceduta dai fotoni della luce. Per ora quello che sappiamo è che lenergia cinetica massima degli elettroni E c = E luce – W Ma quanto vale lenergia ceduta dalla luce e come varia in funzione della frequenza e dellintensità luminosa?

21 Grafico al variare dellintensità luminosa

22 Grafico di come varia lintensità di corrente in funzione dellopacità del filtro

23 Grafico al variare della frequenza

24 Esiste una correlazione tra il variare del potenziale di arresto e la frequenza della luce?

25 Conclusioni Abbiamo verificato come al variare dellintensità luminosa il potenziale di arresto a frequenza costante non vari. Abbiamo invece osservato come al variare della frequenza il potenziale di arresto vari. Abbiamo quindi dimostrato che lE trasportata dalla luce e in genere dalle onde elettromagnetiche è α. È inoltre possibile calcolare la costante di proporzionalità che lega i due parametri E e e corrisponde al coefficiente angolare della retta. Il risultato è che m = h. Dove h è la costante di Planck, del valore di 6.67 x (J s) Avremo quindi E c = h – W E = h

26 Grazie della vostra attenzione


Scaricare ppt "A cura di Matteo Cocetti & Francesco Benedetti07/06/2007."

Presentazioni simili


Annunci Google