Travail d'extraction d'un métal et seuil photoélectrique

Terminale générale Spé · Physique-Chimie Spé Terminale

À retenir

• Travail d'extraction : W_0 (en Joules J ou en électron-volts eV). • Fréquence seuil : _0 = W_0/h. • Longueur d'onde seuil : _0 = h c/W_0. • Condition de libération : _0 _0. • Métaux alcalins (Cs, Na) : W_0 bas (sensibles au visible) ; métaux de transition (Cu, Fe) : sensibles aux UV.

Le cours

Travail d'extraction W₀, fréquence seuil ν₀ et longueur d'onde seuil λ₀ Dans un cristal métallique, les électrons de conduction sont piégés dans un puits de potentiel créé par les ions positifs du réseau : • Le travail d'extraction W_0 (ou énergie de liaison) est l'énergie minimale qu'il faut fournir à un électron pour l'arracher de la surface du métal et le libérer à l'infini avec une vitesse nulle. Il dépend exclusivement de la nature chimique du métal (ex. : césium W_0 2,14 eV, sodium W_0 2,36 eV, cuivre W_0 4,70 eV, platine W_0 5,65 eV). • Fréquence seuil _0 : L'extraction d'un électron n'est possible que si l'énergie du photon incident est au moins égale au travail d'extraction : h _0 = W_0 _0 = W_0/h • Longueur d'onde seuil _0 : Comme = c/, la condition s'écrit en termes de longueur d'onde maximale : h c/_0 = W_0 _0 = h c/W_0 • Règle d'or de l'effet photoélectrique : - Il y a éjection d'électrons si et seulement si : _0 _0 - Pour le césium (W_0 très faible), l'effet photoélectrique fonctionne dans la lumière visible (_0 580 nm). Pour la plupart des métaux (fer, cuivre, zinc), il requiert impérativement des rayonnements ultraviolets.

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