Bilan : Synthèse et méthode sur la lunette astronomique et les quanta d'énergie

Terminale générale Spé · Physique-Chimie Spé Terminale

À retenir

• Lunette afocale : F'_1 = F_2, L = f'_1 + f'_2, G = '/ = f'_1/f'_2, d_c = D_1/G. • Quanta : E = h = h c/ avec h = 6,63 10^-34 Js. • Effet photoélectrique : E_c^ = h - W_0 = e U_0. • Conversions d'énergie vitales : 1 eV = 1,60 10^-19 J et 1 nm = 10^-9 m. • Droite de Millikan : U_0 = h/e - W_0/e de pente universelle h/e.

Le cours

Synthèse transversale d'optique géométrique et de physique quantique Ce dernier bilan consolide les outils fondamentaux de la physique de la lumière au programme de Terminale : • 1. La Lunette astronomique afocale : - Condition afocale : F'_1 = F_2 (vision à l'infini sans fatigue visuelle ni accommodation). - Longueur du tube optique : L = O_1 O_2 = f'_1 + f'_2 - Diamètre apparent et image intermédiaire : A_1 B_1/f'_1 et ' A_1 B_1/f'_2. - Grossissement angulaire : G = '/ = f'_1/f'_2 - Cercle oculaire : image de l'objectif par l'oculaire, situé à O_2 C' = f'_2 (f'_1 + f'_2)/f'_1 f'_2, diamètre d_c = D_objG. L'œil doit y placer sa pupille pour capter 100\% du flux. • 2. Physique quantique et Effet photoélectrique : - Énergie d'un photon (Planck-Einstein) : E = h = h c/ - Travail d'extraction et seuil : W_0 = h _0 = h c/_0 (extraction si _0 _0). - Bilan d'énergie d'Einstein : E_c^ = h - W_0 = e U_0 où U_0 est la tension d'arrêt (e = 1,602 10^-19 C). - Vitesse maximale des électrons : v_ = 2 E_c^m_e. Méthode : enchaîner les calculs sans erreur d'unité 1. Lunette : vérifier f'_1 f'_2, puis calculer O_1 O_2, G et d_c ; comparer d_c au diamètre de la pupille (environ 6 mm la nuit). 2. Angles : A_1 B_1/f'_1 n'est valable qu'en radians ; pour G = '/, il suffit que les deux angles soient dans la même unité. 3. Photons : calculer E = h c/ (raccourci E(eV) 1240(nm)) puis comparer à W_0 ou au gap E_g : il n'y a extraction que si E W_0. 4. Excès d'énergie : E_c^ = E - W_0, puis v_ (en joules) ou U_0 (en volts, égal au nombre d'eV).

Dans ce chapitre