tiziana segalini 20091 quanti di luce ovvero come il giovane albert nel 1905 spiega leffetto...
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Tiziana Segalini 2009 1
Quanti di luceQuanti di luce
Ovvero come il giovane Albert nel 1905 spiega l’effetto fotoelettrico, uno dei fenomeni fisici che più metteva in crisi la teoria elettromagnetica classica, ed inaugura (suo malgrado) la meccanica dei quanti.
Questa presentazione raccoglie gli appunti riveduti delle lezioni sull’effetto fotoelettrico per la classe VB e VD del Liceo Scientifico Spallanzani di Reggio Emilia tenute nel periodo ottobre-novembre 2006 e della lezione effettuata nell’ambito del progetto “Scuole Aperte” nella primavera del 2008.
I colori di NewtonI colori di Newton
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La riflessione La riflessione
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La riflessione internaLa riflessione interna
Tiziana Segalini 2009 4
La rifrazioneLa rifrazione
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La spiegazione ondulatoria di HuygensLa spiegazione ondulatoria di Huygens
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Misure della velocità della luce
(Fizeau e Foucault)
Misure della velocità della luce
(Fizeau e Foucault)
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la velocità della luce nell’aria è maggiore di quella negli altri mezzi
La doppia fenditura di Young
La doppia fenditura di Young
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E’ la vittoria della teoria ondulatoria su quella
corpuscolare
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La ricerca delle onde elettromagnetiche
La ricerca delle onde elettromagnetiche
Maxweel nel 1873 prevede che perturbazioni del campo elettrico e magnetico si autocreino e si autosostengano propagandosi nello spazio alla velocità pari a quella della luce.
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La scoperta dell’effetto fotoelettrico
La scoperta dell’effetto fotoelettrico
Heinrich Rudolph Hertz(1857 - 1894)
Nel 1887, al Politecnico di Karlsruhe, Heinrich Hertz produceva onde elettromagnetiche utilizzando un’ antenna oscillante (che produceva scariche: a spark gap) e li riceveva con una antenna analoga. Più tardi osservò che, quando raggi ultravioletti UV illuminavano l’antenna, si ottenevano scariche migliori e che illuminando con UV un elettroscopio carico negativamente (ma non positivamente) lo si poteva scaricare. In questo modo aveva scoperto l’effetto fotoelettrico.
J. J. Thomson ipotizzò che i raggi ultravioletti causassero l’emissione di elettroni da parte di alcune superfici metalliche. Dimostrò inoltre che le particelle emesse avevano lo stesso rapporto carica/massa q/m dei raggi catodici.
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L’apparecchiatura di HertzL’apparecchiatura di Hertz
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Lo studio dell’effetto fotoelettrico
Lo studio dell’effetto fotoelettrico
Phillip von Lenard(1862 - 1947)
1905 Nobel Prize
Lenard era uno studente di Hertz e nel 1900 studiò l’effetto fotoelettrico con l’apparecchio di cui esamineremo lo schema. Illmuminando il catodo (potenziale negativo) con UV e osservando la corrente anodica (dal catodo all’anodo) prodotta, in presenza di un potenziale ritardante, trovò alcune sconcertanti caratteristiche dell’effetto fotoelettrico che gli valsero nel 1905 il premio Nobel per la fisica.
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Schema dell’apparecchio
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L’apparecchio sperimentale di Lenard
(assai simile a quello che useremo noi)
L’apparecchio sperimentale di Lenard
(assai simile a quello che useremo noi)
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I dettagli dell’effetto fotoelettrico
I dettagli dell’effetto fotoelettrico
1. La corrente I è proporzionale all’intensità della luce;
2. La corrente I non ritarda quando la luce viene accesa, anche a basse intensità;
3. Quando V è negativo, la corrente si arresta a
–Vs. (potenziale di arresto)
4. Il valore di Vs è indipendente dalla intensità degli UV ma dipende dal tipo di metallo.
La frequenza di soglia La frequenza di soglia
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Come interagisce l’onda eletromagnetica con le
particelle cariche?
Come interagisce l’onda eletromagnetica con le
particelle cariche?
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L’energia dell’onda è proporzionale al
quadrato dell’ampiezza
L’energia dell’onda è proporzionale al
quadrato dell’ampiezza
E
t (s)
Ampiezza