Effetto fotoelettrico

effetto fotoelettrico

Fenomeno quantistico nel quale si ha emissione di elettroni da parte della superficie di un metallo a causa della luce incidente su di essa. Albert Einstein nel 1905 scoprì che tale emissione dipende non dall’intensità luminosa ma dalla frequenza dell’onda incidente, che deve essere non inferiore a un certo valore di soglia. Quest’ultimo dipende dalla natura del metallo, segnatamente dal lavoro di estrazione fotoelettrica (misurato in eV e variabile da elemento a elemento). La teoria di Einstein, la quale fece seguito agli esperimenti di Hein­rich R. Hertz e Wilhelm Hallwachs che per primi, nel 1887, segnalarono il fenomeno, fu una delle prime evidenze a favore della natura particellare della radiazione luminosa e della teoria dei quanti di luce, poi chiamati fotoni. Ogni elettrone è infatti strappato dal metallo da un singolo fotone o quanto di luce che colpisce la superficie, secondo la relazione di Planck-Einstein E=hν, dove E rappresenta l’energia del quanto di radiazione associato a un’onda elettromagnetica di frequenza ν e h è la costante di Planck. L’energia del fotone emesso risulta allora pari all’energia del fotone meno quella necessaria al rilascio dell’elettrone dalla superficie, quindi dipende dalla frequenza della radiazione e non dalla sua intensità. Tale fenomeno non può essere inquadrato in una teoria classica della luce, di tipo ondulatorio, secondo la quale la possibilità di strappare un elettrone da un metallo dipende soltanto dall’intensità della radiazione e non dalla sua frequenza. L’effetto fotoelettrico si verifica anche nel caso della superficie di un semiconduttore. Va osservato che, in termini più generali, l’effetto fotoelettrico indica un qualsiasi fenomeno in cui vi sia una variazione dello stato elettrico di un materiale in seguito a radiazione elettromagnetica. In questo senso, possono ricondursi all’effetto fotoelettrico anche fenomeni come la fotoionizzazione, l’effetto fotovoltaico e la fotoconduzione. In seguito alla scoperta di tale effetto è stato possibile ricavare una serie di applicazioni, come la costruzione di celle fotoemissive, usate per la rilevazione o la misurazione di particolari zone dello spettro elettromagnetico, o i fotomoltiplicatori, dispositivi in grado di convertire un segnale luminoso in uno elettrico grazie alla cascata elettronica prodotta a partire da una radiazione iniziale.

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