Exercices Bac : interférences lumineuses et effet photoélectrique
(TA)
1°/a- On observe sur l’écran des franges alternativement
lumineuses et noires qui sont parallèles aux fentes F1 et F2. La frange
centrale située sur la médiatrice de F1F2 est lumineuse.
b- L’existence des franges noires et lumineuses résulte de
la nature ondulatoire de la lumière.
. En un point d’une frange noire, les ondes lumineuses provenant des deux
sources secondaires F1 et F2 interfèrent de façon destructive ( lumière + lumière =obscurité) car les
ondes se superposent en opposition de phase. Au contraire, en un point d’une
frange lumineuse, les ondes se superposent en phase.
2°a- cette distance d est égale à 4,5 interfranges :
d=4,5*i
b-La distance D est telle que :
3° i est proportionnel à D
1°/ Fréquence seuil :
c’est la fréquence minimale de la radiation lumineuse à partir de laquelle le
métal commence à extraire des électrons
lorsqu’il est éclairé. Elle est caractéristique du métal et indépendante de
l’intensité lumineuse.
Potentiel d’arrêt : c’est la tension antagoniste minimale qu’il
faut appliquer entre l’anode et la cathode d’une cellule photoémissive pour que
les électrons extraits de la cathode n’atteignent pas l’anode. Ce potentiel est
proportionnel à l’énergie cinétique des électrons expulsés de la cathode.
2°/ Sous l’impact d’un photon, les électrons sont
expulsés de la cathode avec une énergie
cinétique Ec. Supposons
que la tension d’arrêt est appliquée entre anode et cathode.
La tension étant antagoniste (UAC<0),
les électrons sont soumis à une force électrique qui les freine.
La tension d’arrêt est celle qui
annule la vitesse en A.
Appliquons le théorème de
l’énergie cinétique entre le point I (de la cathode) et le point A
Le potentiel d’arrêt est la
valeur absolue de la tension antagoniste :lUACl= UCA=Uo.
Ec=eUo=1.1,68=1,68eV
Soit en joules : Ec=1,68*1,6*10-19=2,7.10-19J.
3°/a-nature
corpusculaire :
L’effet photo électrique
s’interprète comme une interaction entre des corpuscules de lumière (photons)
et les électrons du métal.
Hypothèse proposée par Einstein
en 1905 et confirmée par l’expérience.
b-énergie du photon incident :
4°/ longueur d’onde seuil lo :
Ecrivons que l’énergie du système
photon –électron se conserve :
Energie E du photon incident=
énergie d’extraction +énergie cinétique Ec emportée par
l’électron.
Il s’agit d’une radiation
ultra-violette.