Problema 15.2.1
Il lavoro di estrazione dalla superficie emittente di una fotocellula è W0=2,0eV. Determinare:
a) la massima lunghezza d’onda capace di estrarre elettroni;
b) la velocità massima dei foelettroni emessi, quando incide sulla superficie una radiazione ultravioletta di lunghezza d’onda λ=300nm.
Vedi Cap.5.2 Effetto fotoelettrico.
a) hν0 = hc/λ0 = W0 h = 6,6256 . 10-34 Js (costante di Plank)
c = 3,00 . 108m/s 1eV = 1,6 . 10-19J
λ
0 = hc/W0 λ0 = 6,63 . 10-34 3,00 . 108/2,0.1,6 10-19 = 6,22 . 10-7m
b) Applichiamo la legge di Einstein. Indicando con Ec l’energia dell’elettrone emesso:
Ec = hν – W0 = hc/λ – W0
Ec = 6,63 . 10-34 3,00 . 108/3 . 10-7 – 2 . 1,6 . 10-19 = 3,43 . 10-19J
Ec = mv2/2 v = √(2Ec/m) m = 0,91 . 10-30Kg (massa dell’elettrone)
v = 
= 8,68 . 105m/s
I dispositivi di allarme, i dispositivi di controllo degli arrivi sui traguardi delle competizioni sportive e molti sistemi di controllo automatico di macchinari utilizzano fotocellule.
Quante volte voi stessi avete impedito che il fascetto di luce colpisse la fotocellula inserita nella porta dell’ascensore, per impedirne la chiusura?
Anche l’esposimetro di una macchina fotografica è una cellula fotoelettrica: esso misura l’intensità di illuminazione dell’obiettivo, mediante la misura dell’intensità di corrente fotoelettrica prodotta.
L’effetto fotoelettrico è quindi un effetto quotidianamente utilizzato.