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La natura duale della luce
Enrico Maria CorsiniDipartimento di Astronomia
Università di Padova
Lezione III del progetto educativo per le scuole superioriIl cielo come laboratorio
Liceo Curiel PadovaA.S. 2004-2005
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Sommario
Cenni storici
Principio di Huygens e interferenza (luce come onda)
Effetto fotoelettrico (luce come corpuscolo)
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4
lunghezza d’onda
ampiezza A
distanza dalla sorgente
5
onda sferica onda piana
Principio di Huygens
6
7
Interferenza
8
interferenza costruttiva
interferenza distruttiva
9
10
11
A
B
d
d sin d (gradi):(rad)=360:2
(gradi) (rad)= ----------- 180
P
12
0
2
1
Si ha un massimo (=interferenza costruttiva) quando
d = m con m=0,1,2,3,…
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L
P
L tan = ymax
tan
L = ymax
ymax
ymax = L /
14
15
16
L>>d (= lo schermo è all’infinito)
=
17
Calcoliamo la posizione dei massimi
d = m con m=0,1,2,3,…
ymax = L /
=
m L ymax = ---------- con m=0,1,2,3,… d
18
A
B
d
d sin d
P
19
Si ha un minimo (=interferenza distruttiva) quando
d = (m+1/2) con m=0,1,2,3,…
(1/2)
(3/2)
(5/2)
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L
P
L tan = ymin
tan
L = ymin
ymin
ymin = L /
21
Calcoliamo la posizione dei minimi
d = (m+1/2) con m=0,1,2,3,…
ymin = L /
=
(m+1/2) L ymin = ------------------ con m = 0,1,2,3,… d
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m L ymax = ---------- con m=0,1,2,3,… d
(m+1/2) L ymin = ------------------ con m = 0,1,2,3,… d
Esperienza: Interferenza a due fenditure
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La posizione dei massimi è: m L ymax = ---------- con m=0,1,2,3,… d
se cresce (diminuisce) allora ymax cresce (diminuisce)
se d cresce (diminuisce) allora ymax diminuisce (cresce)
(analogamente per la posizione dei minimi)
24
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Effetto fotoelettrico
Metallo (Zn, K, Li, …)
elettroni (= corrente)
luce (frequenza > soglia fotoelettrica)
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Eelettrone = Efotone – Eestrazione
•Si ha corrente se Eelettrone >0
cioè se Efotone – Eestrazione > 0 e quindi Efotone > Eestrazione
•Non si ha corrente se Eelettrone 0
cioè se Efotone – Eestrazione 0 e quindi Efotone Eestrazione
Riscriviamo
Eelettrone = Efotone – Eestrazione
come
Ee = h - W
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Esperienza: Effetto fotoelettrico
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La corrente si arresta quando il potenziale V è
Ee = eV
ma
Ee = h - W
quindi
eV = h - W
da cui
h W
V = ---- - ----
e e
V = (h/e) - (W/e)
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V = (h/e) - (W/e)
V= m - q
è una relazione lineare cioè una retta del tipo
Y = m X - q
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= 620 nm = c/ = 4.8 1016 Hz
V = 104 mV
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= 520 nm = c/ = 5.8 1016 Hz
V = 496 mV
32
= 470 nm = c/ = 5.8 1016 Hz
V = 741 mV
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= 200 nm = c/ = 15 1016 Hz
V = 4306 mV
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Vestrazione = 1400 mV
soglia = 4.6 1016 Hz
V = m - q
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