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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)

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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

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= 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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