CORRECTIONS DES EXERCICES  SUR L’EFFET PHOTOELECTRIQUE

Exercice I :

1°/ Définition de :

-      Effet photoélectrique : c’est l’émission d’électron d’un métal lorsqu’il est éclairé par une lumière convenable

-      Fréquence seuil : c’est la fréquence minimale que doit posséder un photon incident pour extraire un électron d’un métal

-      Energie d’extraction : c’est l’énergie minimale que doit posséder un photon incident pour qu’il y ait effet photoélectrique

2°/ On peut expliquer l’effet photoélectrique par l’expérience de Hertz utilisant un électroscope (soit une plaque métallique éclairée par une lumière convenable dans une cellule photoémissive).

3°/ L’énergie d’extraction d’un électron d’une plaque de sodium est W₀=2,18eV.

En éclairant successivement cette plaque par différentes radiations :

-      Par une radiation lumineuse dont 𝜆=0,662µm :

-      Par une radiation lumineuse dont la fréquence

-       

-      Par une radiation lumineuse de période

-       

Il y a émission d’électrons lorsque :

Donc :

Avec la radiation lumineuse de période  , il y a émission d’électrons.

4°/ a) Calcul de la vitesse maximale des électrons émis de la plaque :

  b) Calcul de la valeur de la tension qu’il faut appliquer entre le métal émissif et l’anode pour annuler le courant photoélectrique :

Exercice II :

1°/ Définitions :

- Effet photoélectrique : c’est l’émission d’électrons d’un métal lorsqu’il est éclairé par une lumière convenable

- Fréquence seuil : c’est la fréquence minimale de la radiation lumineuse incidente pour qu’il y a extraction d’électrons (effet photoélectrique)

2°/ Calcul de l’énergie d’extraction d’un électron d’un métal de sodium :

3°/ Calcul de l’énergie cinétique maximale de l’électron à la sortie de la cathode :

Or

4°/ Calcul de la vitesse maximale de l’électron à la sortie de la plaque de sodium :

Exercice III :

On dispose de trois cellules photoémissives, les cathodes sont respectivement couvertes de métal ; telle que :

1° / Energie d’extraction : c’est l’énergie minimale que doit posséder un photon incident pour extraire un électron d’un métal.

2°/ a) Calcul de l’énergie transportée par un photon incident (en eV) :

     b) On obtient l’effet photoélectrique avec la cathode recouverte de Césium car :

Pour qu’il y ait effet photoélectrique il faut que :

L’énergie du photon incident 2,069eV est supérieure à l’énergie d’extraction W₀=1,19eV du métal Césium.

    c) Calcul de l’énergie cinétique maximale des électrons à la sortie de la cathode :

D’où    

3°/ Calcul de la tension qu’il faut appliquer entre l’anode et la cathode pour annuler  le courant photoélectrique :

4°/ Calcul de la vitesse maximale d’un électron à la sortie de la cathode :

Exercice IV :

1°/ Calcul de l’énergie d’extraction en eV :

2°/ Calcul de l’énergie transportée par un photon incident :

3°/ a) On observe le phénomène d’effet photoélectrique dans l’expérience précédente car

      b) Calcul de l’énergie cinétique maximale d’un électron à la sortie de la cathode :

      c) Calcul de la vitesse maximale d’un électron à la sortie du métal :

4°/ a) Potentiel d’arrêt de la cellule photoémissive : c’est tension qu’il faut appliquer aux bornes de l’anode et la cathode pour arrêter le courant photoélectrique, c’est une tension négative.

b) Calcul de la valeur absolue du potentiel d’arrêt de la cellule :