Un métal n'éjecte un électron que si le photon incident apporte au…
Exercice supplémentaire · niveau 3 (difficile) · physique (première), chapitre 8 — La lumière : images, couleurs, photons · Lentilles divergentes, vergence et effet photoélectrique
Énoncé
Un métal n'éjecte un électron que si le photon incident apporte au moins l'énergie d'extraction ; pour le césium, eV. L'électron emporte l'excédent : .
- Calculer la longueur d'onde seuil au-delà de laquelle rien ne se produit.
- Un laser rouge ( nm) arrache-t-il des électrons ? Un laser vert ( nm) ?
- Calculer avec le laser vert, en eV puis en J.
- Augmenter la puissance du laser rouge change-t-il quelque chose ? Que prouve cette réponse ?
Corrigé
1. Le seuil correspond à , soit
Au-delà de nm (donc dans le jaune, l'orangé et le rouge), aucun électron n'est éjecté.
2. Rouge, nm : eV eV — rien. Vert, nm : eV eV — oui.
3. eV, soit .
4. Non : augmenter la puissance, c'est envoyer plus de photons, mais chacun reste trop pauvre. Aucun électron ne sort, quelle que soit l'intensité. Ce résultat est inexplicable par le modèle purement ondulatoire (où l'énergie s'accumulerait) : c'est l'argument décisif d'Einstein, en , en faveur du photon.
Contrôle : nm est bien au-delà du seuil nm, nm bien en deçà : les réponses 1 et 2 se recoupent. ✓
Piège : raisonner en énergie totale du faisceau. L'effet photoélectrique se décide photon par photon : c'est un phénomène de seuil, pas d'accumulation.
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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.