Fisica II: esercizio su effetto fotoelettrico
Buonasera a tutti gli abitanti del forum.
Cerco qualche anima pia che abbia voglia di aiutarmi con questo quarto esercizio che faccio sulla parte che ho studiato (effetto fotoelettrico) ma mi sono incagliata in alcuni dubbi.
Riporto il testo
Vi è poi il seguente suggerimento che non vi spoilero.
Vorrei procedere per punti poiché sono davvero bloccata e sebbene gli altri mi siano venuti su questo non c'è verso, e soprattutto non capisco bene come sfruttare i dati.
Inizio con il chiedere il punto (a) e come domanda annessa come sfruttare il dato "sensibilità massima" (non ho capito cosa sia), poi ancora mi sembra mancare il lavoro di estrazione.
Molte domande e poche idee, ringrazio chi avrà voglia di aiutarmi
Cerco qualche anima pia che abbia voglia di aiutarmi con questo quarto esercizio che faccio sulla parte che ho studiato (effetto fotoelettrico) ma mi sono incagliata in alcuni dubbi.
Riporto il testo
Vi è poi il seguente suggerimento che non vi spoilero.
Vorrei procedere per punti poiché sono davvero bloccata e sebbene gli altri mi siano venuti su questo non c'è verso, e soprattutto non capisco bene come sfruttare i dati.
Inizio con il chiedere il punto (a) e come domanda annessa come sfruttare il dato "sensibilità massima" (non ho capito cosa sia), poi ancora mi sembra mancare il lavoro di estrazione.
Molte domande e poche idee, ringrazio chi avrà voglia di aiutarmi
Risposte
Ciao,
per la soluzione del punto a) è sufficiente la conoscenza della soglia fotoelettrica - che è equivalente al lavoro di estrazione. Questo dato ti dice che una radiazione con lunghezza d'onda maggiore - o alternativamente un fotone con energia più piccola - non puoi estrarre un elettrone dai legami atomici.
Per cui da $E = h \nu = 2 \pi \frac{hc}{\lambda} $ ottieni il lavoro di estrazione.
Idem, ti puoi calcolare anche l'energia dei fotoni incidenti con la stessa relazione.
Nel processo di emissione fotoelettrica un fotone colpisce un elettrone atomico: parte della sua energia viene usata per estrarlo (e quella minima necessaria è proprio pari alla soglia fotoelettrica) il resto è energia cinetica.
Credo che a questo punto dovrebbe essere più chiaro come procedere ...
per la soluzione del punto a) è sufficiente la conoscenza della soglia fotoelettrica - che è equivalente al lavoro di estrazione. Questo dato ti dice che una radiazione con lunghezza d'onda maggiore - o alternativamente un fotone con energia più piccola - non puoi estrarre un elettrone dai legami atomici.
Per cui da $E = h \nu = 2 \pi \frac{hc}{\lambda} $ ottieni il lavoro di estrazione.
Idem, ti puoi calcolare anche l'energia dei fotoni incidenti con la stessa relazione.
Nel processo di emissione fotoelettrica un fotone colpisce un elettrone atomico: parte della sua energia viene usata per estrarlo (e quella minima necessaria è proprio pari alla soglia fotoelettrica) il resto è energia cinetica.
Credo che a questo punto dovrebbe essere più chiaro come procedere ...
Ciao 
; grazie per la risposta!
In effetti mi sono abbattuta subito ma riflettendoci almeno il punto a era fattibile, mi tornano le tue considerazioni e raggiungo il risultato, solo non ho ban capito il $2pi$ (credo sia solo un refuso giusto?).
Il fatto è che mi ha un po' portato fuori strada il dato "sensibilità massima" che non capisco come usare utilmente e mi sono impanicata
. Vorrei (se hai ancora tempo) provare procedendo a fare "b" e "c" perché vorrei davvero capire bene l'esercizio 
--> Per il punto b ho pensato che se ho 90 mA per Watt, e l' $i_0$ minimo è $10^-6A$ allora: $W_0=1/(90mA)*1muA=1.11*10^-5W$?
Purtroppo non ho la soluzione di b quindi chiedo se è un ragionamento corretto perché quel "sensibilità" non lo comprendo essendo per definizione la sensibilità la risposta strumentale (es. le tacche di un righello) sulla variazione della grandezza reale misurata (es. lunghezza del foglio). Qui mi sembrano due grandezze reali entrambe (corrente e potenza)
Ammesso -e non concesso- che quanto detto da me qui sopra sia giusto (se ci sono errori rimproverami pure
), chiedo solo per il punto c, perché nonostante il consiglio sotto spoiler del 1° messaggio non capisco proprio come fare 
.
; grazie per la risposta!In effetti mi sono abbattuta subito ma riflettendoci almeno il punto a era fattibile, mi tornano le tue considerazioni e raggiungo il risultato, solo non ho ban capito il $2pi$ (credo sia solo un refuso giusto?).
"Lampo1089":
Per cui da $E = h \nu = 2 \pi \frac{hc}{\lambda} $ ottieni il lavoro di estrazione.
Il fatto è che mi ha un po' portato fuori strada il dato "sensibilità massima" che non capisco come usare utilmente e mi sono impanicata
. Vorrei (se hai ancora tempo) provare procedendo a fare "b" e "c" perché vorrei davvero capire bene l'esercizio --> Per il punto b ho pensato che se ho 90 mA per Watt, e l' $i_0$ minimo è $10^-6A$ allora: $W_0=1/(90mA)*1muA=1.11*10^-5W$?
Purtroppo non ho la soluzione di b quindi chiedo se è un ragionamento corretto perché quel "sensibilità" non lo comprendo essendo per definizione la sensibilità la risposta strumentale (es. le tacche di un righello) sulla variazione della grandezza reale misurata (es. lunghezza del foglio). Qui mi sembrano due grandezze reali entrambe (corrente e potenza)
Ammesso -e non concesso- che quanto detto da me qui sopra sia giusto (se ci sono errori rimproverami pure
), chiedo solo per il punto c, perché nonostante il consiglio sotto spoiler del 1° messaggio non capisco proprio come fare .
Ciao, confermo la svista (volevo utilizzare inizialmente hbar, poi ho modificato in h senza togliere il 2pi)
Ad una veloce occhiata, il secondo punto mi quadra anche lui. A questo punto tocca al c) che mi sembra quello più tricky - anche se il suggerimento indirizza verso lo svolgimento
Ad una veloce occhiata, il secondo punto mi quadra anche lui. A questo punto tocca al c) che mi sembra quello più tricky - anche se il suggerimento indirizza verso lo svolgimento
Grazie!
Sì, però ammetto di non avere idee utili
Sì, però ammetto di non avere idee utili
Intanto, scusate l'intromissione. Solo per chiarire il concetto di sensibilità: se, in 1 secondo, su 1 metro quadrato di area catodica, incide 1 Joule di energia elettromagnetica, il catodo emette 0.09 Coulomb di carica. Di fatto, è correlata all'efficienza della cellula fotoelettrica, cioè, alla frazione di fotoni incidenti capace di provocare la fotoemissione.
Devi calcolare in quanto tempo l'onda EM incidente fornisce ad un atomo l'energia pari a "liberare" l'elettrone.
Ai punti precedenti ai calcolato la potenza $W_0$, da cui calcoli l'intensità della radiazione dividendo per la sezione del catodo. $I_0 = W_0 / \Sigma $.
A questo punto devi calcolare la sezione di un atomo di cesio-rubidio. In prima approssimazione, puoi usare come raggio atomico $r_a = 250 $ pm e quindi $s = \pi r_a^2$.
Per cui, la potenza che investe un atomo è pari a $p = I_0 s$.
Nota l'energia necessaria per la fotoemissione, puoi calcolare ora in quanto tempo è fornita dalla radiazione incidente.
Ai punti precedenti ai calcolato la potenza $W_0$, da cui calcoli l'intensità della radiazione dividendo per la sezione del catodo. $I_0 = W_0 / \Sigma $.
A questo punto devi calcolare la sezione di un atomo di cesio-rubidio. In prima approssimazione, puoi usare come raggio atomico $r_a = 250 $ pm e quindi $s = \pi r_a^2$.
Per cui, la potenza che investe un atomo è pari a $p = I_0 s$.
Nota l'energia necessaria per la fotoemissione, puoi calcolare ora in quanto tempo è fornita dalla radiazione incidente.
Voirrei ringraziarvi per le risposte.
@Lampo1089: grazie ancora, ora è del tutto chiaro
@anonymous_0b37e9: grazie per l'"intromissione"! Mi sfugge un poco però il perché chiamarla "sensibilità" intendendola come https://it.wikipedia.org/wiki/Sensibili ... _di_misura (per intenderci). Sarebbe quindi una efficienza? Non ho capito del tutto, devi scusarmi.
Buona serata a voi.
@Lampo1089: grazie ancora, ora è del tutto chiaro
@anonymous_0b37e9: grazie per l'"intromissione"! Mi sfugge un poco però il perché chiamarla "sensibilità" intendendola come https://it.wikipedia.org/wiki/Sensibili ... _di_misura (per intenderci). Sarebbe quindi una efficienza? Non ho capito del tutto, devi scusarmi.
Buona serata a voi.
Sotto le condizioni "standard" sottostanti:
1. Intensità dell'onda elettromagnetica uguale a 1 Watt su metro quadrato.
2. Area catodica uguale a 1 metro quadrato.
la sensibilità dell'amperometro (inserito per rivelare la corrente fotoelettrica) deve essere, nel caso limite, di 90 mA. In definitiva, supponendo, per semplicità, che l'amperometro sia digitale:
a. Un qualsiasi amperometro incapace di rivelare una corrente di 90 mA, continuerebbe ad avere l'indicatore su 0 mA.
b. Un qualsiasi amperometro capace di rivelare una corrente di 90 mA, vedrebbe l'indicatore scattare sulla prima tacca, corrispondente a 90 mA.
Ovviamente, a parità di condizioni, una cellula fotoelettrica di efficienza maggiore (frazione di fotoni incidenti capace di provocare la fotoemissione), per rivelare la corrente fotoelettrica, potrebbe permettersi anche un amperometro di sensibilità minore (per esempio, 200 mA).
1. Intensità dell'onda elettromagnetica uguale a 1 Watt su metro quadrato.
2. Area catodica uguale a 1 metro quadrato.
la sensibilità dell'amperometro (inserito per rivelare la corrente fotoelettrica) deve essere, nel caso limite, di 90 mA. In definitiva, supponendo, per semplicità, che l'amperometro sia digitale:
a. Un qualsiasi amperometro incapace di rivelare una corrente di 90 mA, continuerebbe ad avere l'indicatore su 0 mA.
b. Un qualsiasi amperometro capace di rivelare una corrente di 90 mA, vedrebbe l'indicatore scattare sulla prima tacca, corrispondente a 90 mA.
Ovviamente, a parità di condizioni, una cellula fotoelettrica di efficienza maggiore (frazione di fotoni incidenti capace di provocare la fotoemissione), per rivelare la corrente fotoelettrica, potrebbe permettersi anche un amperometro di sensibilità minore (per esempio, 200 mA).
Grazie mille per il chiarimento , ora ho capito il discorso.
, ora ho capito il discorso.
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