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.
Dans ce chapitre
- Champs électrique et magnétique statiques de classe de 1ère
- Longueur d'onde et vitesse de la lumière dans le vide de classe de 1ère
- Énergie cinétique et conservation de l'énergie d'un électron de classe de 1ère
- Nature vectorielle d'une onde électromagnétique transversale
- Célérité des ondes électromagnétiques dans le vide et dans un milieu diélectrique
- Spectre électromagnétique complet des rayons gamma aux ondes kilométriques
- Rayonnement thermique du corps noir et loi du déplacement de Wien
- Modèle particulaire de la lumière et quantum d'énergie du photon
- Relation de Planck-Einstein et conversion d'énergie en électronvolts
- Niveaux d'énergie discrets d'un atome et spectres de raies
- Loi de Beer-Lambert et absorbance spectrale d'une solution
- Effet photoélectrique externe et travail d'extraction d'un métal
- Caractéristique courant-tension d'une cellule photovoltaïque et point de puissance maximale
- Bilan : Synthèse et méthode sur Ondes électromagnétiques, spectre et modèle particulaire du photon