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Effetto fotoelettrico

Un'importante ipotesi sulla natura della luce
by

Antonia Pizzardini

on 19 January 2016

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Transcript of Effetto fotoelettrico

I fotoni gamma trasferiscono la loro energia alla materia che attraversano, per mezzo di complesse interazioni con i nuclei e gli elettroni atomici. Alcune di queste interazioni provocano la fuoriuscita di un elettrone orbitale da un atomo, con conseguente ionizzazione, o la creazione di una coppia elettrone-positrone. A loro volta, questi elettroni producono ionizzazione del mezzo. Il fenomeno della ionizzazione è alla base del meccanismo per il quale le radiazioni ionizzanti producono effetti radiobiologici e possono essere rivelate.
Nel 1905 Einstein pubblicò la sua teoria dei fotoni. L'ipotesi dei fotoni di Einstein spiega l'effetto fotoelettrico .Fu per i suoi studi sull'effetto fotoelettrico che Einstein nel 1921 ottenne il premio Nobel per la fisica.
Con riferimento a tale effetto realizzare una breve trattazione su uno dei seguenti punti a scelta:
In cosa consiste l'effetto fotoelettrico
descrizione di un esperimento sull'effetto fotoelettrico
descrizione di un'applicazione dell'effetto fotoelettrico

Dimensione : estensione massima circa 15 righe

Potete inserire immagini, video ,testi e altri oggetti multimediali

Importante : citare le fonti e indicare il proprio nome e cognome
Ciao e buon lavoro
Video su Effetto Fotoelettrico
L’EFFETTO FOTOELETTRICO
E LA SUA APPLICAZIONE NELLA FOTOCELLULA
L’effetto fotoelettrico si manifesta con l'emissione di elettroni da parte di un corpo esposto a onde luminose di opportuna frequenza. Nella cella fotoelettrica (fotocellula) gli elettroni emessi da uno dei due poli della cellula, il fotocatodo, migrano verso l'altro polo, l'anodo, per effetto di un campo elettrico. Si genera quindi una corrente elettrica, la cui intensità è proporzionale all'intensità dell'illuminazione. Se qualcosa si interpone tra la sorgente luminosa e il catodo, quest'ultimo non emette più elettroni e la corrente si interrompe. L’applicazione può essere nei cancelli automatici, negli ascensori o nei sistemi d’allarme. L'effetto fotoelettrico trova larga applicazione nella tecnologia di utilizzo quotidiano, ad esempio nel meccanismo che regola la chiusura delle porte a scorrimento degli ascensori. In effetti, un raggio luminoso attraversa lo specchio della porta quando questa è aperta. Questo raggio luminoso va a colpire una cellula fotoelettrica producendo elettroni che attivano il circuito elettrico che regola la chiusura della porta. Quando si attraversa la porta si viene ad interrompere il raggio luminoso e la corrente elettrica connessa; la chiusura della porta viene inibita e il passeggero non rischia di rimanere schiacciato.
Al di là della sua importanza pratica l’effetto fotoelettrico ricopre un ruolo fondamentale nello studio dei fenomeni elettromagnetici giacché ha permesso di evidenziare la
natura corpuscolare della luce.

BIBLIOGRAFIA: http://www.ba.infn.it/~garuccio/didattica/fotoelettrico/applicazioni/fotocellula.htm
http://ww2.unime.it/dipfisica/laboratorio_di_fisica/Effetto_fotoelettrico1.htm
LISA e Alessio
L'esperimento di Lenard
Nel 1902 Philipp Lenard avviò una serie di esperimenti per determinare come l’energia dei fotoelettroni emessi dipendesse dall’intensità della luce. Come sorgente luminosa utilizzò una lampada ad arco di notevole potenza che gli permise una escursione in intensità di un fattore mille. Gli elettroni emessi dal fotocatodo finivano su una piastra metallica, il collettore, che era a sua volta collegato al primo mediante un filo conduttore attraverso un sensibile amperometro.
Lenard, grazie alle misure effettuate, stabilì le caratteristiche fondamentali dell'effetto fotoelettrico:
• il numero degli elettroni emessi, e quindi la corrente che raggiungeva l'anodo, era proporzionale all'intensità della luce;
• l'energia cinetica degli elettroni emessi dipendeva dalla frequenza della luce incidente e dalla natura del catodo, ma non dalla intensità luminosa.
http://www.fis.unical.it/didattica/fotoelettrico/percorso/approfondimenti/lenardIntro.html
www.piazeta.it/download.php?f=EsperimentoLenard.pdf
Giulia
FOTONI GAMMA NELL' EFFETTO FOTOELETTRICO
I fotoni gamma derivano dalla diseccitazione energetica di nuclei instabili, come quelli derivanti dalle reazioni nucleari nel Sole, che liberano l'energia in eccesso sotto forma di radiazioni gamma. I fotoni gamma sono radiazioni elettromagnetiche: non hanno massa né carica e viaggiano alla velocità della luce (300000 km/sec).
Origine dei fotoni gamma : i gamma sono prodotti a seguito di riequilibri energetici del nucleo di un atomo.
In sintesi: l'elettrone di Auger è l'elettrone, solitamente esterno, colpito dal raggio X o fotone di intensità rilevante creatosi dalla cessione di energia dell'elettrone che va a coprire il vuoto creatosi dalla perdita dell'elettrone colpito dal fotone incidente. L'elettrone di Auger viene così espulso dal livello energetico nel quale si trova.
Elettrone Auger:
si può verificare quando si crea un "vuoto" elettronico in un orbitale interno: un elettrone esterno per riempire il "vuoto" scende ad un livello energetico inferiore, cedendo energia sotto forma di radiazione X "caratteristica" che, attraversando gli orbitali più esterni, può interagire con un elettrone espellendolo dalla sua orbita (elettrone Auger). Questo fenomeno è più probabile per elementi di basso numero atomico (Z).
L' effetto fotoelettrico accade quando un fotone, di energia medio-bassa, interagisce con un elettrone delle orbite più interne (in genere dello strato K) cedendo tutta la sua energia. Il fotone scompare e l'elettrone acquista energia cinetica pari alla differenza dell'energia del fotone incidente [Efi] con quella di legame dell'elettrone. La ionizzazione provoca il riassestamento degli altri elettroni con emissione di radiazioni X caratteristiche o con l'emissione di un elettrone di Auger (più probabile per elementi a basso Z).
Z= Numero atomico
L'effetto fotoelettrico è più probabile per mezzi ad alto Z e per fotoni a bassa energia secondo la formula:

Probabilità di Effetto Fotoelettrico = (Z^4) / (Efi^3)
fonti: http://www.unipd.it/nucmed/TF/TF.physics2.ita.html
Edoardo
Strato K: il primo livello energetico, quello più vicino al nucleo e con l'energia minore
Un metallo, quando viene illuminato con una radiazione elettromagnetica sufficientemente energetica, emette elettroni. La spiegazione qualitativa di questo fenomeno, che prende il nome di
effetto fotoelettrico
, è abbastanza semplice.
Gli elettroni assorbono energia dalla radiazione incidente, per poter sfuggire dalla "trappola" costituita dal metallo stesso.

Matteo G.
http://www.lucevirtuale.net/percorsi/b2/effetto_fotoelettrico.html
Effetto Fotoelettrico
Nel 1905 Albert Einstein riprese l’ipotesi di Max Planck sul corpo nero e riuscì a spiegare tutte le principali caratteristiche fisiche dell'effetto fotoelettrico. Einstein suppose non solo (come aveva fatto Planck) che gli scambi di energia tra la radiazione e la materia avvengono in modo quantistico, ma che
la radiazione stessa sia composta da quanti
(i fotoni) di energia,proporzionale alla frequenza, secondo la relazione:
E= h*v
dove h è la costante di Planck(h=6,63*10-34 Js).

Per liberarsi dal metallo un elettrone deve allora assorbire un fotone. Se il fotone è poco energetico, ovvero se la sua frequenza è troppo bassa, l'elettrone non riesce ad acquistare l'energia necessaria per sfuggire al metallo. Se, al contrario, il fotone è sufficientemente energetico, quando viene assorbito,parte dell'energia viene utilizzata dall'elettrone per liberarsi dal metallo e parte viene trasformata in energia cinetica. L'energia cinetica degli elettroni emessi dipende quindi direttamente dalla frequenza della radiazione incidente secondo la relazione:
Ecin=h*v – W0
dove W0 è il lavoro necessario per sottrarre un elettrone al metallo.

Matteo G.
http://www.lucevirtuale.net/percorsi/b2/effetto_fotoelettrico.html
L'Ipotesi di Einstein
Con effetto fotoelettrico si intende il fenomeno per cui una superficie metallica colpita da un fascio luminoso emette elettroni . In particolare il fenomeno si verifica nel momento in cui un fotone proveniente da un fascio luminoso colpisce un atomo del metallo, in questo istante se il fotone avrà energia sufficiente per compiere un determinato lavoro detto Lavoro di estrazione si avrà il distacco dell'elettrone dal suo orbitale. Dato che l'energia di un fotone è direttamente proporzionale alla sua frequenza avremo che il fenomeno avviene solo se f supera un certo valore detto Frequenza di soglia. Se f è maggiore rispetto a tale valore l'energia in eccesso contribuirà all'aumento di energia cinetica dell'elettrone. Aumentando invece l'intensità del fascio luminoso avremo che più fotoni colpiscono gli elettroni del metallo. Cio favorisce dunque il numero di elettroni liberati.
L'effetto fotoelettrico
Un po' di storia...
Nel 1899, Thomson capì che se racchiudeva una superficie metallica in un tubo a vuoto e la esponeva alla luce ultravioletta alcuni elettroni venivano estratti dalla superficie colpita dalla luce esattamente come accadeva se all’interno del tubo veniva creato un forte campo elettrico.
Gli scienziati dell’epoca si chiesero come sarebbero variati il numero e la velocità degli elettroni in funzione dell’intensità e del colore della luce incidente. Nel 1902, Lenard studiò come l’energia dei fotoelettroni emessi nel tubo catodico variasse con l’intensità della luce, scoprì che l’energia degli elettroni non dipendeva dall’intensità della luce, contrariamente a quanto si sarebbe immaginato all’epoca. Da essa dipendeva però il numero di elettroni emessi, scoprì inoltre che l’energia massima che potevano avere gli elettroni dipendeva dal colore: a lunghezze d’onda minori, cioè frequenze maggiori, corrispondevano elettroni emessi con maggiore energia.
Nel 1905 un giovane e sconosciuto Albert Einstein diede un’interpretazione molto semplice dei risultati di Lenard. Egli assunse semplicemente che la radiazione incidente dovesse essere vista come pacchetti (“quanti”) di energia hf, dove f è la frequenza e h è una costante (costante di Planck). Nella fotoemissione, uno di questi quanti di energia viene assorbito da un elettrone. Se questo elettrone si trova dentro il metallo ad una certa distanza dalla superficie un po’ di energia verra` persa lungo lo spostamento. L’energia minima necessaria ad estrarre l’elettrone viene chiamata “energia di legame” e si indica con W. Gli elettroni più energetici saranno quindi quelli posti sulla superficie ed avranno energia E pari a : E = hf – W
Appare quindi chiaro che se la luce incidente non ha frequenza abbastanza elevata nessun elettrone verrà emesso perchè nessuno riuscirà ad avere energia superiore a quella di legame.Questo e` completamente indipendente dall’intensità della luce stessa.
Grazie a quest’idea Einstein vinse il premio Nobel, e in seguito alla pubblicazione del suo lavoro fu coniato il termine “fotone” per descrivere le particelle che costituiscono la radiazione elettromagnetica.

Andrea Sara
studiarefisica.ph.unito.it/main/orientamento/.../fotoelettrico.ppt
Teoria dei quanti
La teoria dei quanti contribuisce a spiegare il comportamento della luce, della radiazione ultravioletta e di altre forme di energia radiante che formano lo spettro elettromagnetico.
Essa sostiene che queste forme di radiazione sono composte da pacchetti di energia, detti quanti, che si comportano come particelle.
La teoria dei quanti spiega l'effetto fotoelettrico, cioè l'emissione di elettroni da superfici metalliche colpite da radiazione elettromagnetica.
Ogni elettrone emesso, avendo assorbito un singolo quanto di radiazione, possiede più energia che gli consente di fuoriuscire dal metallo.
http://fisica.cattolica.info/biblioteca/scoperte/atomo/quanti.htm Matteo Berardo
Si produce un quanto di energia quando un elettrone in un atomo salta da un livello energetico all'altro.
Un elettrone è una particella che orbita in strati o gusci attorno al nucleo di un atomo.
Quando riceve una certa quantità di energia, per collisione con un'altra particella o per assorbimento di onde elettromagnetiche, l'elettrone salta su un'orbita più esterna, dove però non può restare a lungo.
Ricade allora nella posizione originale, liberando l'energia in eccesso sotto forma di uno o più quanti di radiazione ele ttromagnetica.
SALTO QUANTISTICO
http://fisica.cattolica.info/biblioteca/scoperte/atomo/quanti.htm Matteo Berardo
Secondo la
teoria corpuscolare
proposta da Newton, la luce è composta da particelle dotate di energia e impulso che si propagano in linea retta nello spazio vuoto, e quando incontrano un corpo, se questo è molto compatto, ne vengono respinti, e rimbalzano elasticamente secondo le leggi dell'urto.
Se, invece, il corpo è poroso (ossia costituito in modo tale che tra atomo ed atomo ci siano larghi spazi vuoti) allora lo attraversano: ma subiscono l’attrazione gravitazionale delle particelle del corpo che attraversano e, quindi, vengono accelerati. A causa di tale accelerazione, la velocità della luce è maggiore in un mezzo più denso e le particelle risultano deviate (in direzioni rettilinee) rispetto alla traiettoria originale.
Inoltre secondo Newton la deviazione delle particelle dipende anche dal colore che è strettamente legato alla massa: Le particelle rosse sono quelle che subiscono una deviazione minore perché hanno una massa maggiore, quelle che vanno verso il viola gradualmente avranno una deviazione maggiore, per la conseguente diminuzione della massa, fino ad arrivare al viola che ha massima deviazione. In altre parole, la luce newtoniana è composta di corpuscoli minutissimi, scagliati dalla sorgente con grandissima velocità, che si muovono rettilinearmente con velocità tanto maggiore quanto maggiore è la densità del mezzo. Meno convincente è la teoria corpuscolare newtoniana quando si tratta di spiegare il fenomeno della diffrazione: Newton fa l'ipotesi che i corpuscoli luminosi abbiano una forma speciale ai fianchi che spieghi il diverso comportamento del corpuscolo a seconda che esso urti con l'uno o con l'altro lato.
Balasca Madalina
http://www.scientic.fauser.edu/luce/scientic/fotoelet/teoria_corpusc.htm
Teoria corpuscolare di Newton

Il termine effetto fotoelettrico può indicare altri tre processi: la fotoionizzazione, la fotoconduzione e l'effetto fotovoltaico, gli ultimi due esempi di effetto fotoelettrico interno. La fotoionizzazione consiste nella ionizzazione di un gas da parte di luce o di altra radiazione elettromagnetica: i fotoni, se dotati di energia sufficiente, liberano uno o più elettroni appartenenti ai livelli energetici esterni degli atomi del gas. Nella fotoconduzione, gli elettroni facenti parte del reticolo cristallino di un solido assorbono energia dai fotoni incidenti e divengono elettroni di conduzione. L'effetto fotovoltaico si manifesta invece con la formazione di coppie elettrone-lacuna quando un fascio di fotoni colpisce la superficie di un materiale semiconduttore. In alcuni tipi di transistor quest'ultimo effetto viene sfruttato per provocare una differenza di potenziale in corrispondenza della giunzione tra due diversi semiconduttori.
http://ww2.unime.it/dipfisica/laboratorio_di_fisica/Effetto_fotoelettrico1.htm
Altri tipi di effetto fotoelettrico
Fotoionizzazione
Riccardo Z.
Fotoconduzione
Effetto fotoelettrico : applicazioni
Il primo a sviluppare una teoria sulla natura ondulatoria della luce fu Huygens, ipotizzando che una particella in cui viaggia un’onda trasmette il suo moto alle particelle vicine, creando così una serie di onde di cui ogni particella era il centro. Young riuscì a dimostrare la natura ondulatoria della luce grazie al suo esperimento sulla diffrazione (cioè la capacità di un onda di aggirare un ostacolo). Entrambi però sbagliavano pensando che la luce fosse un onda meccanica, per questo non riuscivano a trovare il mezzo necessario per la propagazione della luce. Fu Maxwell a risolvere il problema prevedendo che si trattasse di un onda elettromagnetica. Per dimostrare tale teoria Hertz iniziò a compiere una serie di esperimenti grazie ai quali capì che un metallo colpito da un onda elettromagnetica si carica elettricamente (emettendo elettroni): scoprì così l’effetto fotoelettrico, legato alla natura ondulatoria della luce perché tale fenomeno si verifica solo se la luce incidente supera una determinata frequenza, detta frequenza di soglia.
Teoria ondulatoria
http://www.scientic.fauser.edu/luce/scientic/index.htm
http://fisicaondemusica.unimore.it/Principio_di_Huygens.html
http://www.fis.unical.it/didattica/fotoelettrico/percorso/approfondimenti/hertzIntro.html
Sebben Nicolò
Il fotomoltiplicatore

Funzionamento

Strumento basato sull'effetto fotoelettrico, che permette di amplificare notevolmente un debole segnale luminoso, trasformandolo in una corrente elettrica. Quando una radiazione luminosa incide sull'elemento sensibile che nel fotomoltiplicatore funge da catodo (fotocatodo),questo emette elettroni per effetto fotoelettrico, che vengono convogliati da un campo elettrico su una serie di dinodi
Su ciascun dinodo gli elettroni si moltiplicano per effetto termoelettrico in un processo a cascata. Sull'anodo, alla fine dello strumento, è possibile ottenere una corrente anche un miliardo di volte più intensa di quella iniziale.
A seconda dell'elemento utilizzato come catodo, si possono costruire fotomoltiplicatori sensibili non solo alla luce visibile, ma a tutto lo spettro elettromagnetico che va dai raggi X all'infrarosso.L'idea di utilizzare l'emissione secondaria di elettroni nelle fotocellule fu dovuta a Slepian nel 1912.

Impieghi
I fotomoltiplicatori vengono utilizzati per misurare radiazioni molto deboli, per esempio nei rivelatori di particelle a scintillazione o, in astronomia, per amplificare la luce di astri lontani.
L'iconoscopio

Funzionamento

E' un tubo elettronico che utilizza l'effetto fotoelettrico per trasformare una 'immagine luminosa, ricevuta attraverso un obiettivo, in una serie di segnali elettrici. Un fascio di elettroni viene prodotto attraverso due campi elettrici e scorre lungo la lamina fotoelettrica: il processo di scansione viene completato in 1/25 o 1/30 sec. Il fascetto elettronico di scansione carica negativamente le cellette attive fotoelettricamente, che costituiscono un lato della lamina; queste vengono scaricate per effetto fotoelettrico a seconda dell'intensità della luce incidente. Quando il fascetto elettronico passa nuovamente sulle cellette, la carica persa, a causa degli elettroni emessi per effetto fotoelettrico, è nuovamente ristabilita. Il nuovo processo di carica determina una corrente elettrica, raccolta dal metallo che costituisce l'altro lato della lamina (anodo): queta corrente produce nel circuito esterno, attraverso la resistenza, una differenza di potenziale, che è proporzionale alla luminosità del punto dell'immagine in quel posto. Questa differenza di potenziale viene amplificata e le sue variazioni sono usate per modulare un'onda di trasporto.
Impieghi
Venne impiegato per le prime riprese televisive: era posto dietro l'obiettivo della telecamera, di cui costituiva l'elemento fondamentale. Fu inventato da V. K. Zworykin nel 1923.
Costituzione
Nella sua forma originale, era costituito da una fotocellula contenente una lamina fotoelettrica P, costruita in modo particolare. Su di una faccia della lamina, la sostanza attiva fotoelettricamente era costituita da un mosaico di microscopiche cellette distribuite su di un materiale isolante. L'altra faccia della lamina era costituita da un metallo collegato a massa tramite una resistenza R. Per mezzo di un obiettivo fotografico, una immagine veniva indirizzata sulla lamina. Il meccanismo di scansione della lamina veniva realizzato mediante il funzionamento di un tubo a raggi catodici.
Alessandro Crevatin

Elettroni e fotoni a confronto

L'elettrone, come altre particelle di materia, è dotato di massa e carica elettrica, ha una velocità v (rispetto ad un sistema di riferimento) che non raggiunge mai la velocità della luce e possiede energia e quantità di moto (calcolabili a basse velocità per mezzo delle relazioni della fisica classica e ad alte velocità mediante la fisica relativistica).
Il fotone o quanto di energia, invece, non possiede massa né carica elettrica, si muove in qualsiasi sistema di riferimento a velocità c, possiede energia e quantità di moto.
Quest'ultima osservazione potrebbe risultare molto curiosa: come può un corpo privo di massa avere quantità di moto?
Eppure quando la luce colpisce un corpo trasmette ad esso sia energia sia quantità di moto, come può osservarsi con il radiometro di Crookes, minuscola ruota a pale sospesa all'interno di un tubo in cui è stato fatto un vuoto abbastanza spinto.
Illuminando le palette del mulinello con un sottile fascio luminoso, si osserva che la ruota inizia a girare.
La teoria classica prevede che la quantità di moto trasmessa ad un corpo che assorbe una radiazione elettromagnetica abbia direzione e verso della propagazione dell'onda.
Alla stessa conclusione si può giungere considerando che, con la fisica relativistica, massa ed energia sono due facce della stessa medaglia e che ad una energia E corrisponde una massa equivalente
mequivalente = E / c2
Il fotone ha quindi una massa equivalente pari alla quantità h f / c2.
La quantità di moto si può calcolare tramite la massa equivalente:
p = mequivalente c = h f / c = h / λ
Al fotone possiamo quindi associare grandezze tipiche ondulatorie come la frequenza e la lunghezza d'onda e grandezze tipiche dei corpuscoli come l'energia e la quantità di moto.
E = h f
p = h / λ
Le proprietà ondulatorie e corpuscolari sono collegate dalla costante di Plank.

http://www.openfisica.com/fisica_ipertesto/quanti/fotoni_elettroni.php

Matteo Ros
s
ini

L'effetto Compton conferma la natura corpuscolare della luce

Nel 1923 Arthur Holly Compton realizzò il seguente esperimento. Egli indirizzò un fascio monocromatico di raggi X contro un bersaglio di grafite e analizzò le proprietà della radiazione in uscita. I dati sperimentali mostrarono che la lunghezza d'onda della radiazione diffusa finale è maggiore della lunghezza d'onda della radiazione incidente; la differenza , inoltre, dipende dall'angolo lungo la cui direzione la radiazione viene diffusa.






Come per l'effetto fotoelettrico e per il corpo nero, questo risultato è incomprensibile sulla base delle leggi della teoria ondulatoria classica della luce, secondo la quale i raggi X incidenti dovrebbero essere diffusi in tutte le direzioni, con la medesima lunghezza d'onda, contrariamente ai risultati sperimentali.
Compton stesso riuscì a spiegare questo comportamento dei raggi X. Egli fece ricorso alla teoria della relatività ristretta e, soprattutto, suppose che i raggi X, nell'urto con gli atomi della grafite, si comportino come delle vere e proprie particelle dotate di energia e di impulso.





L'energia del fotone è legata alla frequenza dalla usuale relazione di Planck:



mentre l'impulso è legato alla lunghezza d'onda dalla relazione proposta da Einstein alcuni anni prima:



Utilizzando queste due uguaglianze e la formulazione relativistica del principio di conservazione dell'energia e dell'impulso, Compton ottenne la seguente espressione per la variazione della lunghezza d'onda dei raggi X:



dove h è la costante di Planck, m è la massa dell'elettrone e c è la velocità della luce.
Questa è proprio la legge che riproduce i dati sperimentali e porta il nome del fisico Compton.
Storicamente l'effetto Compton è importante perché convinse in maniera pressoché definitiva la comunità scientifica che la radiazione elettromagnetica possiede una natura corpuscolare.
Simone Bordoni

ESPERIMENTO DI EINSTEIN
Introduzione e scopo dell'esperime
nto
All’interrogativo che per lungo tempo si sono posti gli scienziati sulla natura della luce, si può rispondere in modo definitivo con l’esperimento di Einstein.
Le ipotesi, che si cercò di scoprire o verificare con vari esperimenti, sono essenzialmente due: la possibilità che la luce fosse un’onda e quella che la sua natura fosse invece corpuscolare.
L’esperimento proposto da Einstein può essere rappresentato con il seguente schema.



Un circuito elettrico aperto, le cui estremità sono chiuse in un recipiente (B) dove è stato creato il vuoto. Queste due estremità presentano due lamine di metallo, catodo (nella figura in nero) ed anodo (nella figura in verde). Lungo il circuito si trova un amperometro (C), in grado di misurare correnti elettriche. D rappresenta invece una pila. L’anodo è collegato all’estremità positiva della pila, mentre il catodo a quella negativa (per convenzione il tratto corto indica – mentre quello lungo +). Una sorgente luminosa (A) illumina il catodo.

Secondo quanto scoperto da Bohr, nell’atomo ciascuna delle orbite sulle quali si trovano gli elettroni che si muovono intono al nucleo, possiede un determinato valore energetico. Un elettrone per passare ad un’orbita più esterna deve quindi ricevere energia; mentre per passare ad un livello più interno, cederla. Einstein nel corso del suo esperimento, nota che l’amperometro segna il passaggio di corrente elettrica all’interno del circuito.
Questo è possibile soltanto se cariche elettriche negative (elettroni) percorrono un sistema chiuso. Ciò significa, che la sorgente luminosa emette energia che permette agli elettroni presenti sulla superficie metallica del catodo, di allontanarsi dai proprio nuclei e quindi dal catodo stesso, passando a livelli energetici più esterni. Gli elettroni a questo punto, attirati dall’anodo (collegato all’estremità positiva della pila), entrano nel circuito elettrico e lo percorrono fino a tornare nel catodo e a ricominciare da capo l’intero processo.
In questo esperimento si è riprodotto quello effettuato da Einstein, con alcune opportune modific
he.

Materiale utilizz
ato
Il materiale utilizzato risultava il seguente:
una sorgente luminosa rappresentata da una lampada a vapori di mercurio;
l’anodo, rappresentato da una spirale metallica (per permettere il passaggio della luce);
il catodo rappresentato da una lamina di zinco e mercurio;
un generatore, che sostituisce la pila;
l’elettroscopio di Wulf (che sostituisce l’amperometro) al quale è direttamente collegata una lamina(lamina principale). A questa lamina principale ve n’è collegata un’altra, costituita da un sottile filamento di metallo, unita però solo alle estremità a quella principale e quindi libera di muoversi. Sempre all’elettroscopio è collegato anche un martelletto.




Conduzione esperime
nto
Quando viene accesa la lampada ai vapori di mercurio, il catodo incomincia ad emettere cariche negative (elettroni) in direzioni casuali. Gli elettroni vengono attirati dall’anodo, dato che questo è collegato all’estremità positiva del generatore. Una parte di elettroni nel percorso verso il generatore entrano anche nell’elettroscopio di Wuff e caricano negativamente le due lamine, che a questo punto, avendo la stessa carica, si respingono. La lamina sottile, libera di muoversi perché attaccata a quella principale solo alle estremità, si allontana e torna nella posizione iniziale con moto periodico
Ciò accade perché nel momento in cui la lamina sottile si allontana dalla lamina principale e si avvicina al martelletto, questo permette alle lamine di scaricare a terra (o meglio nel generatore) le cariche in eccesso. In questo modo vengono ripristinare le condizioni iniziali e la lamina sottile si riavvicina a quella principale.
L’effetto fotoelettrico è visibile però solo se la luce emessa dalla sorgente ha una lunghezza d'onda inferiore a circa 400 nanometri.
A questo punto dell’esperimento è stato posizionato un disco di vetro in grado di fermare i raggi ultravioletti tra la sorgente luminosa e l’anodo e si è potuto osservare che la lamina sottile cessava il suo moto.
Questo dimostra che la frequenza minima necessaria per osservare l’effetto fotoelettrico è localizzabile tra i raggi di colore blu-violetto e i raggi ultravioletti.


Conclusi
oni
Basandosi sui principi della fisica classica, molti aspetti dell’effetto fotoelettrico resterebbero inspiegabili. Infatti, secondo la fisica classica, un’onda elettromagnetica trasporta energia direttamente proporzionale alla sua intensità. Secondo questo principio ci dovrebbe essere un’intensità di soglia e non una frequenza (come si è invece dimostrando utilizzando il disco di vetro che fermava i raggi ultravioletti) al di sopra della quale poter osservare l’effetto fotoelettrico. Anche l’emissione di elettroni avrebbe dovuto essere maggiore o minore a seconda dell’intensità dell’onda, ma essa è sempre uguale al di sopra di una certa soglia di frequenza ed inesistente al di sotto di questa. Anche l’intervallo di tempo che intercorre tra l’illuminazione e l’emissione di elettroni dovrebbe essere, secondo la fisica tradizionale, maggiore quando l’intensità della luce emessa dalla sorgente luminosa è più bassa, ma in realtà è quasi nullo in ogni caso (al di sopra della soglia di frequenza minima stabilita). L’intensità è quindi ininfluente, mentre la frequenza risulta determinante. Ne deriva che la luce non è un’onda, altrimenti l’energia dalla quale dipende l’effetto fotoelettrico avrebbe dovuto essere determinata dall’ampiezza dell’onda, e cioè dall’intensità della luce emessa. Quindi la natura della luce è di tipo corpuscolare.
I corpuscoli che la costituiscono vengono chiamati fotoni e trasportano energia.
La formula che permette di calcolare l’energia trasportata dai fotoni è la seguente:

E = h f

dove:
E rappresenta l’energia trasportata dai fotoni;
h rappresenta la costante di Plank;
f la frequenza.

Dato che h è una costante, l’energia dipende esclusivamente dalla frequenza. Quando un fotone penetra nello strato superficiale di un corpo, la sua energia viene trasformata in parte in energia cinetica dell’elettrone. L’elettrone carico dell’energia cinetica donatagli dal fotone, raggiunge la superficie del metallo al quale appartiene e al quale è legato da forze attrattive. Il fotone dovrà quindi cedere un’energia minima necessaria a rompere tale legame e a permettere all’elettrone di abbandonare il metallo. Per poter osservare l’effetto fotoelettrico, il fotone deve quindi possedere un’energia minima, pari a quella che costituisce il legame tra l’elettrone e il metallo. Dato che l’energia dipende dalla frequenza, esiste una soglia minima di frequenza al di sotto della quale l’effetto fotoelettrico non avv
i
ene.


http://www.scientic.fauser.edu/luce/scientic/laborato/eff_fotoel.htm
Pasotto Enrico
Il funzionamento dei dispositivi fotovoltaici si basa sulla capacità di alcuni materiali semiconduttori, opportunamente trattati, di convertire l'energia della radiazione solare in energia elettrica in corrente continua.
Uno di questi elementi è il SILICIO, che compone la cella fotovoltaica. Più celle unite tra loro formano i pannelli fotovoltaici studiati per convertire l'energia elettromagnetica (quella che comunemente chiamiamo "luce") in energia elettrica, sfruttando le caratteristiche chimico e fisiche del materiale siliceo di cui sono composti:
- I pannelli fotovoltaici sono utilizzati in quanto il loro impiego è estremamente flessibile;
- i pannelli fotovoltaici permettono di ottenere energia elettrica a basso costo di esercizio;
- i pannelli fotovoltaici permettono di fruire di una fonte di energia rinnovabile al momento considerata inesauribile ed oltretutto gratuita quale la luce solare!
- l'impianto fotovoltaico funziona sempre durante le ore diurne, anche quando il sole è velato: infatti i raggi filtrano conmunque sulla superficie terrestre e vanno a produrre energia;
- Le condizioni ottimali alle nostre latitudini italiane per favorire la maggiore produzione sono : Impianto fotovoltaico orientato a SUD e con inclinazione dei pannelli (tilt) a circa 33°.
Ecco i parametri da valutare per ottenere la massima resa del sistema fotovoltaico:
- Località. L’intensità dell’irraggiamento solare (numero di ore intercorrenti tra l’alba ed il tramonto) varia da zona a zona del globo in funzione della vicinanza all’equatore. Più ci si avvicina all’equatore, maggiore è l’irraggiamento e maggiore è la resa del sistema.
- Condizioni atmosferiche. La presenza di nubi o nebbia riduce il rendimento dei pannelli che tuttavia anche in tali condizioni sono capaci di produrre energia, seppure in quantità minori, grazie alla radiazione solare diffusa.
- Temperatura. E’ stato verificato un calo del rendimento all’aumentare della temperatura. I pannelli lavorano a regime con temperature comprese tra i 20 ed i 50 gradi centigradi.
- Ombreggiamento. E’ opportuno installare i pannelli in zone il meno ombreggiate possibile (lontano da edifici o canne fumarie) ed in modo tale da evitare l’ombreggiamento reciproco dei pannelli.
- Orientazione. L’ideale è che i pannelli siano orientati a Sud.
- Inclinazione. Il rendimento massimo dei pannelli si ottiene quando essi formano con l’orizzontale un angolo (angolo di tilt) pari alla latitudine del luogo in cui sono installati. Infatti l’irraggiamento varia al variare del tilt.
- Usura. In condizioni di utilizzo ordinarie, i pannelli fotovoltaici hanno una durata media di 20 anni perché in seguito all’esposizione prolungata ai raggi UV, la patina protettiva del pannello, perde in parte la propria trasparenza con un conseguente calo del rendimento.
- Pulizia. Un’abituale operazione di pulizia dei moduli può limitare la riduzione di rendimento che il sistema subisce col tempo.
Lonardi Riccardo
http://www.ipannellifotovoltaici.com/pannelli_fotovoltaici.htm
http://www.architetturaecosostenibile.it/architettura/criteri-progettuali/fotovoltaico-consigli-per-un-rendimento-ottimale.html
Come funzionano i pannelli fotovoltaici
La teoria di Einstein sulla radiazione elettromagnetica potrebbe sembrare un ritorno al vecchio modello corpuscolare di Newton che aveva dovuto cedere il campo al modello corpuscolare dopo l'esperienza di Thomas Young, avvenuta nel 1801, sull'interferenza e diffrazione della luce.
I fotoni sono però particelle veramente strane rispetto a "normali" particelle di materia.
Osserviamo la seguente tabella in cui sono messe a confronto alcune grandezze fisiche relative ad un elettrone (normale particella di materia) ed un fotone.
ELETTRONI E FOTONI A CONFRONTO
Fotone incidente Efi: fotone primario che va a colpire l'elettrone
Esperimento di Hertz
Nei suoi esperimenti per dimostrare l'esistenza delle onde elettromagnetiche
Hertz utilizzò un rocchetto di Rumkorff e un paio di micrometri per scintille.
Collegò uno dei micrometri alla bobina ad induzione
del rocchetto e l'altro ad una spira metallica.
Mediante il rocchetto produsse una scarica a scintilla
nella bobina ad induzione e usò questa
come primitivo trasmettitore.
Riuscì ad osservare una scintilla indotta nella spira adiacente che funzionò
come un semplice ricevitore.
Il micrometro collegato alla spira fu usato per misurare la lunghezza della
scintilla indotta.
La scoperta dell'effetto fotoelettrico
Per cercare di migliorare la visibilità della scintilla nella spira ricevente Hertz:
"In modo occasionale racchiusi la scintilla del ricevitore in una
scatola scura in modo da osservarla più facilmente, e così osservai
che la lunghezza massima della scintilla diveniva più piccola rispetto
a prima. Rimuovendo successivamente le varie pareti della scatola,
vidi che l'unica parete che causava questo strano effetto era quella
che schermava la scintilla del ricevitore dalla scintilla del
trasmettitore. Tale parete mostrava questo strano effetto non solo
quando era nelle immediate vicinanze della scintilla del ricevitore, ma
anche quando essa era posta tra il trasmettitore e il ricevitore a
grande distanza dallo stesso ricevitore."
Allora Hertz cominciò una analisi approfondita. Egli trovò che:

la scintilla indotta nella spira ricevente era più intensa o rafforzata (come misurata dal micrometro per scintille) quando la luce della scintilla più lunga della bobina ad induzione illuminava la scintilla indotta, e lo stesso effetto si osservava usando la luce proveniente dalla combustione del magnesio;

le scintille delle due bobine si rafforzavano quando la luce di ciascuna scintilla illuminava l'altra;

questo effetto poteva essere bloccato o ridotto interponendo tra le due scintille materiali tipo vetro o legno, mentra era indisturbato se si interponeva quarzo o gesso.

Per cui Hertz usò un prisma di quarzo per scomporre nelle sue componenti la luce proveniente dalla combustione del magnesio e, accurato come sempre, fece una analisi dello spettro: scoprì che la lunghezza d'onda che produceva la scintilla più intensa nella spira ricevente era nella regione dell'ultravioletto dello spettro del magnesio
Dennis rodegher
bibliografia:
http://www.ba.infn.it/~garuccio/didattica/fotoelettrico/storia/hertz_scoperta.htm
Esperimento di Hertz e la casuale scoperta dell'effetto fotoelettrico
Bersani Massimo
Fonti: Libro di testo di fisica(Cutnell-Johnson- FISICA -ed.Zanichelli)
Il fotomoltiplicatore
Un tubo fotomoltiplicatore è un rivelatore elettronico di luce estremamente sensibile nell'ultravioletto, in luce visibile e nel vicino infrarosso.Il funzionamento del fotomoltiplicatore si basa principalmente su due effetti: l'effetto fotoelettrico e l'emissione secondaria. Il fotomoltiplicatore è costituito da un tubo in vetro al cui interno è stato praticato il vuoto, in cui è presente un anodo e diversi elettrodi che costituiscono i dinodi. I fotoni colpiscono attraverso una finestra di ingresso una superficie chiamata fotocatodo, ricoperta di uno strato di materiale che favorisce l'effetto fotoelettrico. A causa di questo effetto vengono emessi degli elettroni, chiamati fotoelettroni che sono focalizzati da un elettrodo verso lo stadio di moltiplicazione. Questo stadio è costituito da una serie di elettrodi ciascuno caricato ad un potenziale superiore al precedente. Il primo elettrone emesso per effetto fotoelettrico subisce una accelerazione a causa del campo elettrico e acquisisce energia cinetica. Quando l'elettrone colpisce il primo elettrodo del dinodo provoca l'emissione secondaria di diversi elettroni di minore energia. La struttura del sistema è progettata in modo che ciascun elettrone emesso da un elettrodo venga accelerato e provochi l'emissione di diversi elettroni dall'elettrodo successivo. Si ha così un fenomeno a cascata per cui un singolo fotone che colpisce il tubo provoca il passaggio di moltissimi elettroni. Il guadagno G, cioè il numero totale di elettroni prodotti per fotone incidente in un fotomoltiplicatore a n dinodi è: G=f^n . dove f è il fattore di emissione di elettroni secondari di ogni dinodo. Al termine della sequenza di elettrodi gli elettroni colpiscono un anodo, ed un rapido impulso elettrico indica il rilevamento del fotone.I fotomoltiplicatori devono essere schermati magneticamente, in quanto un campo magnetico esterno (anche quello terrestre) può deviare il percorso degli elettroni al suo interno. Il dispositivo è talmente sensibile da potere rilevare un singolo fotone.
Bersani Massimo
Fonte: Wikipedia
http://it.wikipedia.org/wiki/Fotomoltiplicatore
ELETTRONI E FOTONI A CONFRONTO
La fotoionizzazione
L'esperimento di Hallwachs
Nel 1888 il fisico Wilhelm Hallwachs, dopo le osservazioni di Hertz, compì un semplice esperimento, il quale però non era spiegabile utilizzando la teoria ondulatoria della luce: mostrò che un disco di zinco caricato elettrostaticamente di elettricità negativa, perdeva la sua carica se colpito da radiazione ultravioletta. L'effetto non si presentava su dischi caricati positivamente. Non era però chiaro che cosa in realtà accadesse: si trattava di una perdita di elettricità negativa da parte dei dischi metallici o di una produzione di elettricità positiva che andava ad annullare la negativa preesistente?

L'apparato per dimostrate ciò consta di un elettroscopio a foglie d'oro, una lampada ad arco elettrico e per fare si che il disco di zinco fosse colpito solo da determinate lunghezze d'onda della luce, ha utilizzato filtri di vetro (il quale blocca i raggi UV) o di gesso (che viene attraversato solamente dalle radiazioni ultraviolette).

Giulio Vicentini
Fonti:
http://www.fis.unical.it/didattica/fotoelettrico/percorso/approfondimenti/hallwachsIntro.html
http://www.ba.infn.it/~garuccio/didattica/fotoelettrico/esperimenti/applet_hallwachs_w.htm
http://www.fisicamente.net/FISICA/index-8.htm

Fenomeno per cui in alcune sostanze isolanti o semiconduttori, gli elettroni di valenza, stimolati da una radiazione elettromagnetica incidente, restano all'interno del corpo, disponibili a fenomeni di conduzione, elevando la capacità di conduzione della sostanza.
Soglia fotoelettrica
Valore di una frequenza della radiazione incidente, sotto la quale il fenomeno non si verifica; tale soglia è più bassa di quella della fotoemissione.
http://enciclopedia.studenti.it/fotoconduzione.html
L'inizio: Hertz e il suo esperimento
Hertz utilizzò un tratto di filo di rame forgiato a formare una spira aperta del diametro di 7 cm circa, con una sferetta di bronzo fissata ad un estremo, e l’altro estremo posto a piccolissima distanza dalla sferetta stessa, dal lato opposto. Il funzionamento di questo semplice rivelatore si basava sul fatto che la tensione indotta dall’onda elettromagnetica attraverso la spira avrebbe fatto scoccare una sia pur minuscola scintilla attraverso la stretta interruzione di questa. L’esperimento fu coronato da successo, ed anzi Hertz fu in grado di verificare, mediante differenti disposizioni sperimentali, vari fenomeni connessi alla propagazione delle onde, come la loro polarizzazione e riflessione.La principale limitazione nella sensibilità del rivelatore derivava dalla possibilità di vedere la minuscola scintilla che in esso scoccava. Fu proprio nel tentativo di ridurre tale fattore limitante che Hertz si imbatté in qualcosa di strano. Infatti, per rendere più visibile la piccola scarica elettrica, decise di osservarla al buio ponendo la spira rivelatrice in una scatola. La cosa inaspettata fu la netta riduzione della scintilla in tali condizioni. Allora, con mirabile metodicità, rimosse progressivamente le varie pareti della scatola, osservando in corrispondenza le eventuali variazioni della scintilla: e così trovò che l’unica parete che provocava l’effetto osservato era quella che schermava direttamente la scintilla del ricevitore da quella del trasmettitore. Fatto ancora più strano fu la constatazione che l’entità della riduzione della scintilla determinata dalla parete in questione non dipendeva dalla posizione di questa lungo la linea congiungente le due scintille! Fortemente incuriosito dallo strano fenomeno osservato, Hertz diede avvio ad una serie sistematica di esperimenti, giungendo a comprendere che la piccola scintilla che scoccava nel ricevitore risultava maggiormente intensa quando questo veniva raggiunto dalla luce ultravioletta emessa dalla forte scintilla nel trasmettitore. È bene precisare che la comprensione di tale fatto non fu per nulla immediata. Giunse infatti quale premio alla costanza di un uomo che provò ad utilizzare come parete schermante diversi materiali, tra i quali il vetro, che si rivelò efficace nel ridurre la scintilla, ed il quarzo, che la lasciava pressoché inalterata. Osservazioni, queste ultime, che lo misero sulla strada giusta, spingendolo a scomporre mediante un prisma la luce emessa dalla scintilla trasmettitrice ed esponendo quella ricevitrice di volta in volta alle differenti componenti spettrali. Fu in seguito a ciò che raggiunse la certezza che ad intensificare la minuscola scarica del ricevitore era la componente ultravioletta della luce che lo illuminava. A consuntivo di numerosi mesi di minuziosi esperimenti, nel 1887 Hertz scrisse un articolo in cui si limitava a descrivere con precisione quanto osservato, astenendosi esplicitamente dall’ipotizzare alcuna spiegazione dei fenomeni stessi.
L'ESPERIMENTO DI HERTZ
Merlin Emanuele
http://www.fis.unical.it/didattica/fotoelettrico/percorso/approfondimenti/hertzIntro.html

In fisica, il fotone (dal greco φως "phos", che significa luce)
è considerato una delle particelle elementari. Il termine fu
infatti coniato da Gilbert Lewis nel 1926. Normalmente al fotone è associato al simbolo γ (gamma), ma bisogna
precisare subito che questa identificazione avviene solo per
i fotoni delle alte energie, mentre per i fotoni con livello
di energia immediatamente inferiore,
come ad esempio i raggi X, si utilizza il simbolo X .
Fotoni
I fotoni vengono spesso associati soltanto con la luce visibile,
(alla quale sono correlati solo per uno stretto spettro di
frequenze), ma in realtà, essi possono essere associati ad ogni tipo di radiazione elettromagnetica. Bisogna precisare subito che la radiazione che riscontriamo comunemente, non corrisponde a fotoni puri, ma a sovrapposizioni di differenti fotoni.
Possiamo avere infatti:
· sovrapposizioni coerenti (dette anche stati coerenti) che descrivono la luce
coerente, come quella emessa da un laser ideale;
· sovrapposizioni caotiche (dette anche stati termici) che descrivono la luce in equilibrio termico (tipico esempio è la radiazione del corpo nero).
I fotoni possono essere prodotti in molti modi, inclusa
l'emissione da elettroni che cambiano di stato orbitale.
Proprietà dei fotoni
Esistono diversi meccanismi di interazione Fotoni-Materia o Radiazione-Materia.
A seconda dell'energia dei fotoni incidenti, gli effetti più probabili possono essere
schematizzati come segue:
· 1 eV–100 keV Effetto fotoelettrico,
· 100 keV–1 MeV Effetto Compton,
· 1,022 MeV in poi Produzione di coppia.
Interazioni con la materia
Michele Marini
pdf scaricabile da http://www.castfvg.it/articoli/fisica/fotoni.pdf
Emissione di fotoni
Gli elettroni, quando si trovano sui loro livelli energetici
stazionari, non irraggiano energia. L'irraggiamento avviene
solo quando un elettrone viene a trovarsi su uno stato eccitato,
dal quale tende spontaneamente a ritornare allo stato fondamentale.
Il salto energetico da un livello superiore a un livello inferiore è accompagnato dall'emissione di un fotone.Il fenomeno dell'emissione di fotoni che accompagna il passaggio di un elettrone da un livello superiore a uno inferiore può venire indotto artificialmente in un sistema atomico, fornendo all'elettrone un'energia esattamente pari alla differenza di energia tra due salti quantici predefiniti: in questo caso si parla di emissione stimolata e su questo fenomeno si basa il principio di funzionamento del laser.
La fotoionizzazione è una transizione fra uno stato legato e uno stato libero, ottenuta tramite assorbimento di radiazione.
Poiché ci vuole una certa energia per strappare un elettrone a un atomo, chiamata anche potenziale di ionizzazione, quando l’atomo è colpito da un fotone con energia maggiore di quella di ionizzazione, si libera un elettrone con energia cinetica pari alla differenza fra l’energia fornita all’elettrone e quella impiegata dall’elettrone per liberarsi.
Per fotoionizzare un atomo ci vogliono fotoni con energia maggiore di quella di
ionizzazione, ossia con frequenza più alta di un valore di soglia minimo
http://www.astro.unipd.it/progettoeducativo/Didattica/UnitaDidattiche/UniDid_6.pdf
Riccardo Z.
Produzione di idrogeno dal fotovoltaico
Tra i metodi di produzione del vettore energetico idrogeno più attraenti per un ambiente sostenibile vi è quello che fa uso di sistemi fotovoltaici accoppiati agli elettrolizzatori. L’elettrolizzatore è un generatore di idrogeno, ovvero una speciale macchina che permette di provocare una reazione dell’acqua (elettrolisi) da cui si ricavano ossigeno e, appunto, idrogeno.
Questo presenta però alti costi di realizzazione, e len condizioni per lo sviluppo di questa tecnologia passano però per l’abbattimento di una serie di barriere tecniche e non tecniche che riguardano per esempio la riduzione dei costi del fotovoltaico e degli elettrolizzatori.
Esistono veicoli ancora in fase di sviluppo che utilizzano l' idrogeno come carburante, meno inquinante e derivante da energia pulita, presentando quindi un' alternativa agli attuali carburanti.
Andrea M.
FOTONI
ESPERIMENTO DI EINSTEIN
Al di là della sua importanza pratica l’effetto fotoelettrico ricopre un ruolo fondamentale nello studio dei fenomeni elettromagnetici giacché ha permesso di evidenziare la
natura corpuscolare della luce.
Alessio
Nel 1887 Hertz era impegnato in una serie di ricerche sperimentali che lo avrebbero portato a mostrare l'esistenza delle onde elettromagnetiche ipotizzate da Maxwell. Per i suoi esperimenti Hertz disponeva di un rocchetto di Ruhmkorff che gli serviva per la produzione di oscillazioni elettriche persistenti. Quando l'apparecchio (circuito R1 in figura) era in funzione, delle intense scariche elettriche si producevano tra i due elettrodi T e T' (circuito primario).

In particolari condizioni gli effetti delle scintille nel primario provocavano delle
altre scintille in un secondo circuito (secondario) posto nelle vicinanze del primo
(circuito R2 in figura). Poiché le scintille tra i punti 1 e 2 del secondario erano
molto deboli e poiché, ai fini dell'esperienza, era necessario vederle con chiarezza
per poterne misurare la lunghezza, Hertz pensò di oscurare l'intensa luce
emessa dalle scintille del primario mediante uno schermo opaco disposto
intomo al tratto bc del secondario. A questo punto si presentò lo 'strano' effetto
che rappresentò, per Hertz, una notevole complicazione sperimentale: la
scarica nel circuito secondario quando era schermato avveniva solo riducendo
la distanza tra le punte. Un fenomeno così notevole suscitò l'interesse di Hertz
che lo studiò più a fondo dedicandovi alcune esperienze che furono
immediatamente pubblicate in un articolo del 1877.

Hertz variò in tutti i modi possibili le condizioni sperimentali: tutto ciò al fine di capire la causa dell'effetto. Scartata un'origine elettrostatica o elettromagnetica, poiché l'effetto si presentava e con schermi perfettamente isolanti e con schermi ottimi conduttori e con una gabbia di Faraday che racchiudeva il secondario, Hertz passò ad accertarsi se una qualche influenza l'avessero la forma della scintilla, quella degli elettrodi, la natura del metallo con cui erano fatti gli elettrodi. Niente.

Spingendo oltre l'indagine Hertz trovò che l'effetto aumenta in un ambiente nel quale sia stato fatto il vuoto, che le radiazioni del primario, responsabili dell'effetto, oltre a propagarsi lungo linee rette, possono essere riflesse o rifratte secondo le leggi dell'ottica ordinaria. Ciò che in proposito ha particolare interesse è che l'angolo di rifrazione è più accentuato di quello che si ottiene con luce visibile; è un angolo che corrisponde alla radiazione ultravioletta. Questo fatto lo convinse che l'effetto era dovuto alla luce ed in particolare a quella ultravioletta. Tutto ciò era poi in accordo con il fatto che il vetro, che bloccava le azioni del primario, è opaco per la luce ultravioletta mentre il quarzo, che faceva passare l'azione del primario, è trasparente a questa medesima luce.

Questa prima parziale conclusione spinse Hertz ad ulteriori indagini che videro il cambiamento del primario con differenti sorgenti luminose. L'ipotesi risultava confermata: la luce ultravioletta ha dunque la proprietà di originare l'effetto di aumento della distanza di scarica che egli aveva riscontrato nei suoi lavori sulle onde elettromagnetiche. E così Hertz concludeva: "Io mi limito qui a comunicare i risultati ottenuti senza tentare una teoria riguardo al modo in cui i fenomeni osservati hanno luogo."

Cesare
fonti:
http://www.fisicamente.net/FISICA/index-8.htm

Alberto Marchetto
Madalina B.
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eurtiyt
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