La natura duale della luce

1. La natura duale della luce Enrico Maria Corsini Dipartimento di Astronomia Università di Padova Lezione III del progetto educativo per le scuole superiori Il cielo come laboratorio Liceo Curiel Padova A.S. 2004-2005

2. Sommario • Cenni storici • Principio di Huygens e interferenza (luce come onda) • Effetto fotoelettrico (luce come corpuscolo)

4. lunghezza d’onda  ampiezza A distanza dalla sorgente

5. Principio di Huygens onda sferica onda piana

7. Interferenza

8. interferenza costruttiva interferenza distruttiva

11. P A  d (gradi):(rad)=360:2 (gradi)  (rad)= ----------- 180 d sin   d  B

12. 0 1 2 Si ha un massimo (=interferenza costruttiva) quando d =m con m=0,1,2,3,…

13. P ymax  L L tan  = ymax tan    L  = ymax ymax = L / 

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. P A  d d sin   d  B

19. (1/2) (3/2) (5/2) Si ha un minimo (=interferenza distruttiva) quando d = (m+1/2)  con m=0,1,2,3,…

20. P ymin  L L tan  = ymin tan    L  = 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

22. 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

23. 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)

25. Metallo (Zn, K, Li, …) Effetto fotoelettrico luce (frequenza > soglia fotoelettrica) elettroni (= corrente)

26. Eelettrone = Efotone – Eestrazione • Si ha corrente se Eelettrone >0 • cioè se Efotone – Eestrazione > 0 e quindiEfotone > Eestrazione • Non si ha corrente se Eelettrone  0 • cioè se Efotone – Eestrazione  0 e quindiEfotone Eestrazione Riscriviamo Eelettrone = Efotone – Eestrazione come Ee = h - W

27. Esperienza: Effetto fotoelettrico

28. 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)

29. V = (h/e)  - (W/e) V= m  - q è una relazione lineare cioè una retta del tipo Y = m X - q

30.  = 620 nm  = c/  = 4.8 1016 Hz V = 104 mV

31.  = 520 nm  = c/  = 5.8 1016 Hz V = 496 mV

32.  = 470 nm  = c/  = 5.8 1016 Hz V = 741 mV

33.  = 200 nm  = c/  = 15 1016 Hz V = 4306 mV

34. V = m  - q Vestrazione = 1400 mV soglia = 4.6 1016 Hz