I. Effet photoélectrique

Définition

L’effet photoélectrique est l’émission d’électrons par des surfaces métalliques convenablement éclairées.

Interprétation de l’effet photoélectrique

L’énergie lumineuse est émise, se propage et absorbée sous forme de quantum ou grains d’énergie appelés photons.

Chaque photon correspond à une radiation électromagnétique de fréquence $v$ possède de l’énergie :

$$\boxed{E = h\nu = h\dfrac{C}{\lambda}}$$

où

  • $h$ est la constante de Planck ; sa valeur est : $h = \rm 6,62. 10^{-34} ~J.S$
  • $C$ : célérité en $\rm m. s^{-1}$
  • $\lambda$ : longueur d’onde en $\rm m$
  • $\nu$ : fréquence en $\rm Hz$
  • $E$ : énergie en $\rm J$

Seuil photoélectrique

  • Énergie ou travail d’extraction

L’énergie d’extraction $W_0$ l’énergie qu’il faut fournir pour extraire un électron du métal avec une vitesse nulle :

$$\boxed{W_0 = hv_0 = h\dfrac{C}{\lambda_0}}$$

Il y’a effet photoélectrique si :

  • $E > W_0$ avec $W_0$ est le travail d’extraction ; 
  • $\nu \ge \nu_0$ avec $\nu_0$ est la fréquence seuil ; 
  • $\lambda \le \lambda_0$avec $\lambda_0$ est la longueur d’onde seuil.

Énergie cinétique des électrons

$$\boxed{E_c = E - W_0 = h (\nu - \theta_0) = hC \left( \dfrac{1}{\lambda} - \dfrac{1}{\lambda_0} \right)}$$

II. Dualité onde-corpuscule

L’effet photoélectrique prouve le caractère corpusculaire de la lumière.

Les deux aspects ondulatoire et corpusculaire des ondes électromagnétiques sont indissociables : le rayonnement est à la fois une onde et un flux de photons.