Fotocelle, correnti e potenziale di arresto

Esercizio 1

Il catodo di sodio di una fotocella ($W_0=2,30\mathrm{eV}$) è illuminato con luce di lunghezza d’onda $\lambda =400\mathrm{nm}$, e la corrente di saturazione è $I_s=2,0\mu \mathrm{A}$. Calcola il numero di elettroni emessi in un secondo e il potenziale di arresto. Determina corrente di saturazione e potenziale di arresto quando l’intensità della luce viene dimezzata, senza cambiare la lunghezza d’onda. Usa $h=6,63\cdot 10^{-34}\mathrm{J}\cdot \mathrm{s}$, $c=3,00\cdot 10^{8}m/s$ e $e=1,60\cdot 10^{-19}\mathrm{C}$.

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Esercizio 2

Una fotocella è illuminata con luce blu di lunghezza d’onda $\lambda =450\mathrm{nm}$ e potenza $P=1,5\mathrm{mW}$, che viene assorbita tutta dal catodo. La corrente di saturazione è $I_s=54\mu \mathrm{A}$. Calcola il numero di fotoni che arrivano al secondo, il numero di elettroni emessi al secondo e la frazione dei fotoni che estrae un elettrone, detta efficienza quantica. Usa $h=6,63\cdot 10^{-34}\mathrm{J}\cdot \mathrm{s}$, $c=3,00\cdot 10^{8}m/s$ e $e=1,60\cdot 10^{-19}\mathrm{C}$.

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Esercizio 3

Il catodo di cesio di una fotocella ($W_0=2,10\mathrm{eV}$) è illuminato con luce di lunghezza d’onda ${\lambda }_1=400\mathrm{nm}$, e la corrente di saturazione è $I_1=8,0\mu \mathrm{A}$. Si sostituisce la sorgente con una che emette luce ultravioletta di lunghezza d’onda ${\lambda }_2=300\mathrm{nm}$ con la stessa potenza. Supponendo che l’efficienza quantica sia la stessa alle due lunghezze d’onda, calcola i due potenziali di arresto e la nuova corrente di saturazione, e disegna l’andamento della corrente in funzione della tensione nei due casi. Usa $h=6,63\cdot 10^{-34}\mathrm{J}\cdot \mathrm{s}$, $c=3,00\cdot 10^{8}m/s$ e $1\mathrm{eV}=1,60\cdot 10^{-19}\mathrm{J}$.

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