Page 84 - Fisica per non fisici

L’effetto fotoelettrico non può essere spiegato in termini di onde, cioè se pensiamo
alla propagazione della luce in analogia alla propagazione delle onde sulla
superficie di un liquido. Infatti è vero che le onde trasportano energia, come la

trasportano le particelle materiali; quindi anche le onde potrebbero estrarre elettroni
provocando l’effetto fotoelettrico. Però è anche vero che questa energia è distribuita
su tutto il fronte dell’onda. Essa è, per così dire, «diluita» su tutta la superficie
dell’oggetto illuminato invece di essere concentrata nei punti di impatto dei singoli

fotoni.

Riducendo l’intensità della sorgente luminosa, che equivarrebbe a ridurre l’ampiezza
delle onde, potremmo metterci in condizioni tali che nessun elettrone potrebbe mai

acquistare energia sufficiente per uscire dall’oggetto illuminato. Sperimentalmente
sappiamo invece che ridurre l’intensità luminosa ha come conseguenza soltanto la
riduzione del numero di elettroni che vengono emessi per unità di tempo ma non ha
alcuna influenza sull’energia di ciascun elettrone.
D’altro canto potremmo pensare che, seppure investito successivamente da onde

di ampiezza molto piccola, un elettrone potrebbe comunque accumulare una notevole
energia fino ad averne abbastanza da superare la «barriera» che lo trattiene nel
materiale. Ciò avverrebbe trascorso un po’ di tempo dall’istante nel quale la luce

comincia a cadere sull’oggetto; ma l’esperienza mostra che questo non si verifica:
gli elettroni sono emessi istantaneamente a partire dal momento nel quale la luce
comincia a cadere sull’oggetto.

Le discussioni precedenti sembrano averci posto di fronte a un dilemma insolubile:

la propagazione della luce è un fenomeno corpuscolare oppure ondulatorio?

La fisica moderna ci insegna la giusta interpretazione dei fenomeni luminosi;

interpretazione che di fatto, come vi avevo anticipato, dà ragione tanto a Newton
quanto a Hooke e Huygens: la luce è un fenomeno corpuscolare e ondulatorio.

Cosa vuol dire questa affermazione? Vuol dire che possiamo tranquillamente pensare
a un raggio di luce come a uno sciame di fotoni. Ciascun fotone, però, non ha soltanto

le caratteristiche di una «pallina» piccolissima: esso si comporta anche come
un’onda.
Così la propagazione di un numero grandissimo di fotoni è proprio simile a quella

di un’onda sulla superficie di un liquido e possiamo pensare, altrettanto
correttamente, che un raggio di luce sia un’onda luminosa.
Quando facciamo esperimenti con la luce può accadere che venga messo in risalto
l’aspetto corpuscolare di ciascun fotone: per esempio osservando l’effetto
fotoelettrico. In altri esperimenti può accadere che sia invece l’aspetto ondulatorio