Bilan énergétique de l'effet photoélectrique

Première générale Spé · Physique-Chimie Spé 1ère

À retenir

• Bilan d'énergie : h = W_0 + E_c,. • E_c, = h - W_0 = h( - _0), nulle au seuil. • E_c, = 1/2 m_e v_^2 avec m_e = 9,11 10^-31 kg et l'énergie en joules. • E_c, en fonction de : droite de pente h coupant l'axe en _0.

Le cours

1. Conservation de l'énergie Quand un photon d'énergie h est absorbé par un électron du métal, une partie de cette énergie, au minimum W_0, sert à extraire l'électron ; le reste devient l'énergie cinétique de l'électron éjecté. Pour les électrons les moins liés : h = W_0 + E_c, E_c, = h - W_0 = h( - _0) Les autres électrons, plus profondément liés, sortent avec une énergie cinétique plus faible. Si h 2. Vitesse des électrons et droite de Millikan La vitesse maximale se déduit de E_c, = 1/2 m_e v_^2, avec m_e = 9,11 10^-31 kg et E_c, en joules. Le graphique de E_c, en fonction de est une droite de pente h, qui coupe l'axe des fréquences en _0. Les mesures de Millikan (1916) ont confirmé cette prévision d'Einstein et donné une valeur précise de h. 3. Méthode : faire le bilan énergétique 1. Calculer h (ou hc/) et exprimer W_0 dans la même unité. 2. Vérifier que h W_0 ; sinon, conclure à l'absence d'émission. 3. Calculer E_c, = h - W_0. 4. Pour une vitesse, convertir E_c, en joules puis v_ = 2 E_c,m_e. 4. Attention Dans 1/2 m v^2, l'énergie doit être en joules et la masse en kilogrammes : avec des eV, on obtient une vitesse absurde, supérieure à c. Cette étude quantitative est approfondie en Terminale.

Dans ce chapitre