Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia

Laboratorio di fisica moderna per il triennio dei Licei

Effetto fotoelettrico e misura della costante di Planck

 

Scopo: Studiare l'effetto fotoelettrico e misurare la costante di Planck.

 

Le classi del Liceo Classico-Scientifico ARIOSTO-SPALLANZANI di Reggio Emilia

che hanno partecipato ai laboratori didattici di FISICA MODERNA

allestiti presso il Dipartimento di Fisica dell'Università degli Studi di Reggio Emilia sono

 VB (a.s. 2006-2007), VB (a.s.2007-2008), VB-VE-VF (a.s. 2008-2009), VG (a.s.2009-2010).

 

 Come si realizza in pratica l’effetto fotoelettrico?

La luce di una lampada a vapori di mercurio viene diffratta da un prisma e suddivisa nelle righe dello spettro. Ogni riga è caratterizzata da un proprio colore, lunghezza d’onda l e frequenza f (dove lf=c) . Selezionata una riga, si fa incidere la luce monocromatica sul fotocatodo, racchiuso in una ampolla a vuoto. Se la frequenza f della luce è sufficientemente alta,  la superficie metallica del fotocatodo emette elettroni che vengono accelerati e catturati all’anodo, dando luogo ad una debole corrente anodica.

Il potenziale anodico e la corrente anodica sono rilevati  in tempo reale. L’elettrone esce dal materiale con energia cinetica massima pari alla differenza tra  l’energia del fotone incidente quella necessaria per l’estrazione W (caratteristica del materiale). Se il potenziale anodico è sufficientemente negativo, nessuno degli elettroni fotoemessi raggiunge l’anodo e la corrente anodica si annulla: il potenziale anodico così trovato è definito potenziale di arresto Vstop.  Il potenziale di arresto è correlato linearmente alla frequenza della luce incidente dalla nota relazione di Einstein:

eV stop = hf – W.

 

Sperimentalmente si ottiene il grafico potenziale di arresto – frequenza, dalla cui pendenza si ricava il valore della costante di Planck, con un errore complessivo inferiore al 10%.

 

Se volete vedere uno dei nostri risultati, potete scaricare il grafico in Excel (grafico di Stefano A. VB a.s. 2007-2008, 14 febbraio 2008) oppure il grafico della VG (a.s.2009-2010, 18 marzo 2010).

La pendenza della retta è la costante di Planck: nel primo caso abbiamo ottenuto 6,1  10-34 Js, nel secondo 6,4 10-34 Js.  Non male, visto che il valore esatto di questa costante fisica fondamentale della fisica è 6,6  10-34 Js. 

Se siete interessati ai laboratori di fisica moderna leggete qui come fare ad usufruirne.

  

 

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