Effet photoélectrique externe et travail d'extraction d'un métal

Terminale Technologique · Physique-Chimie Terminale Technologique

À retenir

• Bilan d'Einstein : h = W_0 + E_c,max. • Condition d'émission : _0 ou _0. • Fréquence seuil : _0 = W_0/h. Longueur d'onde seuil : _0 = hc/W_0. • Énergie cinétique maximale : E_c,max = h - W_0 = hc(1/ - 1/_0). • Augmenter l'intensité du flux lumineux augmente le NOMBRE d'électrons émis par seconde mais pas leur énergie.

Le cours

1. Description de l'effet photoélectrique L'effet photoélectrique externe est l'émission d'électrons par un matériau métallique lorsqu'il est exposé à un rayonnement électromagnétique de fréquence suffisamment élevée. L'interprétation quantique d'Einstein (1905) repose sur une collision unitaire photon-électron : • Un photon incident cède l'intégralité de son quantum h à un seul électron du réseau métallique. • L'extraction n'a lieu que si l'énergie du photon dépasse l'énergie de liaison de l'électron dans le métal, appelée travail d'extraction W_0 (ou énergie d'extraction). 2. Bilan énergétique d'Einstein Le bilan de conservation de l'énergie pour l'électron expulsé le plus rapide s'écrit : E_photon = W_0 + E_c,max h = W_0 + 1/2 m_e v_max^2 • h est l'énergie du photon incident (en J ou eV). • W_0 est le travail d'extraction caractéristique du métal (en J ou eV). • E_c,max est l'énergie cinétique maximale des photoélectrons éjectés. 3. Fréquence seuil et longueur d'onde seuil L'effet photoélectrique ne se déclenche que si h W_0. On définit : _0 = W_0/h et _0 = hc/W_0 Si > _0, aucun électron n'est émis, même avec une intensité lumineuse phénoménale.

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