L’osservazione decisiva
Fotodiodi, sensori e rivelatori sfruttano interazioni fotoelettriche o processi correlati. Storicamente il fenomeno fu cruciale per affermare il carattere quantizzato dell’energia della radiazione.
Equazione di Einstein
Nell’effetto fotoelettrico un elettrone assorbe l’energia di un fotone, E = hν. Se questa energia non supera la funzione lavoro del materiale, aumentare l’intensità della luce non basta a espellere elettroni: si aumentano i fotoni incidenti, ma ciascuno resta troppo poco energetico. Esiste quindi una frequenza di soglia.
Perché il modello classico era insufficiente
Sopra la soglia, l’energia cinetica massima segue K max = hν − Φ. Aumentare l’intensità a frequenza fissata aumenta soprattutto il numero di fotoelettroni emessi, mentre aumentare la frequenza modifica la loro energia massima. Questa separazione tra “quanti fotoni” e “energia per fotone” è il nucleo dell’interpretazione quantistica del fenomeno.
Intensità e frequenza
Se raddoppio l’intensità di una luce con frequenza inferiore alla soglia del metallo, compaiono fotoelettroni nel modello ideale? Soluzione No. Ogni fotone ha ancora energia hν insufficiente a superare il lavoro di estrazione.
L’osservazione decisiva
No. Ogni fotone ha ancora energia hν insufficiente a superare il lavoro di estrazione.
Nell’effetto fotoelettrico un elettrone assorbe l’energia di un fotone, E = hν. Se questa energia non supera la funzione lavoro del materiale, aumentare l’intensità della luce non basta a espellere elettroni: si aumentano i fotoni incidenti, ma ciascuno resta troppo poco energetico. Esiste quindi una frequenza di soglia.