Previsioni di fisica classica:
* Intensità: La fisica classica prevede che aumentare l'intensità della luce dovrebbe aumentare l'energia cinetica degli elettroni emessi. Questo perché presuppone che la luce sia un'onda e un'onda più intensa dovrebbe fornire più energia agli elettroni.
* Frequenza: La fisica classica prevede che la frequenza della luce non dovrebbe influire sull'energia cinetica degli elettroni emessi.
Osservazioni sperimentali:
* Intensità: Sperimentalmente, aumentando l'intensità della luce * aumenta il numero di elettroni emessi, ma non aumentare la loro energia cinetica.
* Frequenza: Sperimentalmente, l'energia cinetica degli elettroni emessi fa dipende dalla frequenza della luce. C'è una frequenza di soglia al di sotto della quale non vengono emessi elettroni, indipendentemente dall'intensità della luce.
Il problema:
La fisica classica non riesce a spiegare queste osservazioni perché tratta la luce come un'onda. L'effetto fotoelettrico dimostra che la luce si comporta come una particella (un fotone) quando interagisce con la materia.
Spiegazione di Einstein:
Albert Einstein ha spiegato l'effetto fotoelettrico usando il concetto di fotoni. Ha proposto che:
* La luce è costituita da pacchetti di energia discreti chiamati fotoni.
* L'energia di un fotone è proporzionale alla frequenza della luce (E =Hν, dove H è costante di Planck).
* Quando un fotone colpisce un metallo, può espellere un elettrone se la sua energia è maggiore o uguale alla funzione di lavoro del metallo.
* L'energia cinetica dell'elettrone espulso è uguale all'energia del fotone meno la funzione di lavoro (ke =hν - φ).
La spiegazione di Einstein spiega con successo le osservazioni sperimentali:
* Intensità: Aumentare l'intensità della luce significa che più fotoni stanno colpendo il metallo, portando a più emissioni di elettroni, ma l'energia di ciascun fotone rimane la stessa, quindi l'energia cinetica degli elettroni espulsi non cambia.
* Frequenza: L'aumento della frequenza della luce aumenta l'energia di ciascun fotone. Se l'energia del fotone è maggiore della funzione di lavoro, un elettrone viene emesso con un'energia cinetica più elevata.
In conclusione, la fisica classica, basata sulla natura d'onda della luce, non può spiegare l'effetto fotoelettrico. La spiegazione di Einstein usando la natura delle particelle della luce (fotoni) risolve con successo le discrepanze tra previsioni classiche e osservazioni sperimentali.
