Effet Photoélectrique

P-C – CHAP 21 – Effet Photoélectrique

1. LE PHOTON (rappel de 1ère)

Photon : particule élémentaire de masse nulle (m = 0 kg), se déplace à la vitesse de la lumière (c = 3,00.108 m.s-1, transporte un quantum d’énergie E.

Quantum d’énergie (en J) : E = h.ν =         cste de Planck h = 6,63.10-34 J.s ; ν (nu) = fréquence du rayonnement électromagnétique en Hz ; λ longueur d’onde en m [pic 1]

1 eV = 1,6.10-19 J                 conversion électronvolts 🡪 joules

1. L’EFFET PHOTOELECTRIQUE

Effet photoélectrique : émission d’électrons par une plaque métallique soumise à un rayonnement électromagnétique.

• Ne se produit que si fréquence ν du rayonnement incident > fréquence seuil νs en Hz (fréquence caractéristique du métal en Hz)[pic 2]

Modèle particulaire de la lumière 🡪 explique l’effet photoélectrique : qd un photon de fréq > à la fréq seuil frappe un atome de métal, il lui transfère une énergie suffisante pr provoquer l’arrachement d’un électron de cet atome.

1. TRAVAIL D’EXTRACTION

Travail d’extraction Wext (en J) : travail qu’il faut fourni à un électron pr l’arracher du métal.

Wext = h. νs

L’électron est arraché ssi l’énergie du photon est supérieure ou égale au travail d’extraction : hν ≥ Wext

1. ENERGIE CINETIQUE DE L’ELECTRON EXTRAIT

• Energie hν du photon provoque l’arrachement de l’électron, dt le coût énergétique vaut Wext
• Energie excédentaire 🡪 communiquée à l’électron ss forme d’énergie cinétique

hν = Wext + Ec                hν = hνs + Ec                Ec = h(νs – ν)

Equation de conservation de l’énergie (Einstein 1905)

Energie du photon incident = Energie d’extraction de l’électron + Energie cinétique éventuelle communiqué à l’électron

hν = hνs + mv²        ou         h = h + mv² [pic 3][pic 4][pic 5][pic 6]

h : cste de Planck, m : masse de l’électron (9,1.10-31 kg), v : vitesse de l’électron (m.s-1), ν : fréquence de l’onde excitatrice (Hz), νs : fréq seuil d’extractrion de l’électron (Hz), c : vitesse de la lumière, λ : longueur d’onde excitatrice (m), λs : longueur d’onde seuil d’extraction de l’électron (m)

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