Chap.16 Effet photo. Q+R

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✨ Chap.16 – Effet Photoélectrique ✨

💬 Questions et Réponses 💡

Question 1

Distinguer entre :

1.Source monochromatique   💡  2.Source polychromatique  💡 3.Source de lumiere blanche 💡

1) Monochromatique : C’est une source émettant un rayonnement de fréquence unique bien déterminée.

      

2) Polychromatique : C’est une source émettant un rayonnement de fréquences différentes.

3) Blanche : C’est une source émettant toutes les fréquences du spectre visible. 

[3.75×10¹⁴< f_HZ < 7.5×10¹⁴] et [400<λnm< 800] dans le vide.

Question 2

Définir l’effet photo-électrique.

C’est l’émission d’électrons par un matériau exposé à  un rayonnement convenable.

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Question 3

Pourquoi dit-on « rayonnement convenable » ?

Car pas nécessaire que tout rayonnement peut extraire d’électrons du matériau éclairé.

Question 4

Dans le vide, comment calculer la longueur d’onde λ du rayonnement , connaissant la fréquence ν de ce rayonnement  ?

On utilise :  c = λ × ν.

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Question 5

Définir la  longueur d’onde seuil d’un métal donné.

C’est la longueur d’onde maximale  (d’un rayonnement), au-dessous de laquelle, ce rayonnement peut extraire d’électrons du métal.

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Question 6

Définir la  fréquence seuil d’un métal donné.

C’est la fréquence minimale  (d’un rayonnement), au-dessus de laquelle, ce rayonnement peut extraire d’électrons du métal éclairé.

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Question 7

Quel aspect de la lumière , l’effet photoélectrique met-t-il en évidence?

Dans la théorie corpusculaire,un rayonnement est constitué de quantums d’énergie appelés photons.

Pour une Source monochromatique, les photons émis sont identiques.

Question 8

Énergie d’un photon.Donner la formule.

• Formules de l’énergie du photon :
• E = h·ν (selon la fréquence)
• E = h·c / λ (selon la longueur d’onde).
  
• 
  

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Question 9

Définir le travail d’extraction pour un métal donné.

C’est l’énergie minimale que doit emporter le rayonnement  au métal pour extraire un électron.

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Question 10

Énergie cinétique E_cmax d’un électron libéré . Donner la relation d'Einstein.

• Équation de l’effet photoélectrique selon Einstein :
  Ecmax = h·ν − W0
  (E_cmax : énergie cinétique maximale, h : constante de Planck, ν : fréquence, W0 : fonction de travail)

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Question 11

Que désigne chaque terme dans cette expression: E = h·c / λ

h : C’est la constante de Planck.
Elle vaut environ :h=6,626×10⁻³⁴ J

c :la vitesse de la lumière dans le vide

Elle vaut  3,00×10⁸ m/sec

λ (lambda) :

C’est la longueur d’onde de la radiation électromagnétique.

Question 12

En ce qui concerne la condition d’émission d’électrons par un métal ; on peut envisager l’un des trois situations  suivantes: lesquelles?

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Question 13

Source rayonnante et puissance.Donner la formule de cette puissance,connaissant le nombre des photons emis par seconde.

On utilise la formule : P = N.E_photon 

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Question 14

Appliquer la formule de la puissance :Voilà,On donne :  « la fréquence  des radiations :  6,5.10¹⁴Hz » et le «  nombre des photons émis à chaque 2 min. : 2.10¹¹ ».

On cherche d’abord (nombre des photons émis à chaque seconde).

Soit N=(2/60)pho/sec.    Ainsi ;P= (2/60).10¹¹×6,62.10^-34 ×6,5.10¹⁴  watt  .

D’où    P=1.343.10^-9 W.

Question 15

Connaissant l’intensité moyenne du courant d’électrons émis par le métal d’une cellule photoélectrique ; soit i = 3,33.10^-9 A.Calculer le nombre n des électrons libérés par seconde.

à  rappeler que i_moy = ne  ;  avec : n = nombre des électrons libérés  à chaque seconde , et e = 1,6.10^-19 C.   Donc : n=  i/e = 2,08 .10¹⁰  électrons/sec.  

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Question 16

Que signifie :Photons efficaces?

Chaque photon émis par la source ne peut pas nécessairement arracher un électron du métal. Beaucoup des ces photons sont perdus.

En fait,le nombre des électrons libérés est toujours plus faible que le nombre des photons réels reçus, pendant le même temps.

On écrit  :   Nombre _{des é émis / sec} = Nombre _{des pho. eff. reçus / sec}

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Question 17

Le rendement quantique,c'est quoi?

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Question 18

Appliquer la formule du rendement. Voilà :  · Calculer le rendement quantique d’une

cellule photoélectrique, sachant que le nombre des électrons libérés par le métal pendant 5 minutes est de 3.10¹²; et la puissance de la source des radiations  (νphoton= 2,2 × 1014 Hz) étant 3.10^-5 W.  

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Question 19

L’énergie cinétique d’un électron émis par un  métal, dépend de quoi?

Ec  _{dépend de l'énergie apportée par le photon au métal.}

Ec_max = hνphoton - hνs

Question 20

Quel est l’effet de la modification de la puissance de la source sur :

a.la vitesse d’un électron émis?

b.le nombre des électrons émis?

E_c d’un électron émis ne dépend plus de la puissance de la source.  C’est le nombre des électrons émis qui sera modifié . 

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Question 21

Qu’est-ce qu’on doit faire pour accroitre l’E_c des électrons émis?

On doit utiliser des radiations de fréquences de plus en plus grandes...n(électrons) croit si la fréquence des raditions croit.

Question 22

Étude graphique de la relation entre E_c et la fréquence  νphoton

Vérifier que l’expression de E_c peut s’écrire sous la forme : Ec = aν + b .   Déterminer a et b.

Or , Ec_max = hν - hνs                   (1)

D’où , E_c = aν + b avec h = a ( pente de la droite)  et b = - hνs 

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Question 23

· Que représentent ν1  et ν2  dans le graphe ci-contre ? et comment peut-en déduire la constante de Planck d’après le graphe?

ν1 , ν2 désigne chacune et respectivement la fréquence seuil de chacun des deux métaux 1 et 2.

D’autre part, pour déterminer h graphiquement, tout simplement, on cherche la pente de la droite (qui est la même pour tous les métaux).

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Question 24

Étude graphique de la relation entre E_c et la longueur d’onde λ.

Que désigne le terme b sur le graphe?

Le terme b  designe la longueur d'onde seuil. Voilà comment Ec = 0 pour   λ =b

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