Effet photoélectrique
Exercice I
-1°)
Qu’appelle-t-on :
a) Effet photoélectrique ?
b) Longueur d’onde seuil d’un métal ?
c)
Energie d’extraction d’un électron d’un métal ?
2°) L’énergie d’extraction d’un électron d’une plaque de sodium est W0=2,118eV.
a)
Calculer la longueur
d’onde seuil λ0 de ce métal.
b)
On éclaire
successivement la plaque par trois radiations de longueur d’onde : λ0=0,662μm ;
λ1=0,6μm ; λ3=0,39μm.
Les 3 radiations permettent-elles l’émission d’électrons par la cathode au
sodium ? Justifier votre réponse.
3°)
Lorsque la cellule est éclairée par la radiation de longueur d’onde
λ=0,39μm, quelle est la vitesse maximale avec laquelle les électrons
quittent la cathode.
4°)
Quelle tension U0 faut-il appliquer entre l’anode et la cathode pour
qu’aucun électron n’atteigne l’anode.
On donne :
-constante de Planck : h=6,62.10-34J.s
-masse d’un électron : m=9.10-31kg
-célérité de la lumière dans le vide : c=3.108m.s-1
-charge d’un électron : q=-e=-1,6.10-19C
1eV= 1,6.10-19J ; 1μm=10-6m
Exercice II
-On
dispose de trois cellules photoémissives. Les cathodes sont respectivement
recouvertes de Césium(Cs) ; Potassium(K) ; Lithium(Li).
Les
énergies d’extraction W0 d’un électron de ces métaux sont données
par le tableau ci-dessous :
|
Métal
|
Cs
|
K
|
Li
|
|
W0
(en eV)
|
1,87
|
2,26
|
2,39
|
1°)
Qu’appelle-t-on énergie d’extraction ?
2°)
On éclaire successivement chaque cellule par une radiation monochromatique de
longueur d’onde λ=0,59μm.
a)
Calculer, en eV,
l’énergie transportée par un photon.
b)
Avec laquelle de
ces cellules obtient-on l’effet photoélectrique ? Justifier votre
réponse ;
c)
En déduire la
nature de la lumière.
d)
Calculer, en
Joule, l’énergie cinétique maximale d’un électron à la sortie de la cathode.
e)
Qu’appelle-t-on
potentiel d’arrêt ? Calculer sa valeur absolue dans le cas où il y a effet
photoélectrique.
On donne :
h=6,62.10-34J.s ; c=3.108m.s-1 ; me=
9.10-31kg ; 1eV= 1,6.10-19J
Exercice III
-On
dispose de 3 cellules d’effet photoélectrique. Les cathodes sont respectivement
recouvertes de césium, de calcium et de Zinc.
Le
tableau suivant donne la fréquence seuil 
0
de ces 3 métaux.
|
Métal
|
Césium
|
Calcium
|
Zinc
|
|
0 (Hz)
|
4,545 .1014
|
6,670.1014
|
8,110.1014
|
1°)
Les trois métaux sont éclairés successivement par une lumière monochromatique
de fréquence Ѵ= 6.1014Hz.
Calculer
en J et en eV, l’énergie d’un photon de cette radiation.
a)
Lequel de ces trois
métaux provoque-t-il l’effet photoélectrique ? (La réponse doit être
justifiée).
b)
Calculer la
longueur d’onde seuil λ0 du métal césium.
c)
Quelle nature
doit-on attribuer à la lumière pour interpréter le phénomène d’effet
photoélectrique ?
2°)
Calculer, en Joule, l’énergie cinétique maximale de l’électron à la sortie de
la cathode.
3°)
Définir et calculer le potentiel d’arrêt 
On donne : Constante de Planck :
h= 6,62.10-34 J.s
Charge de l’électron : q= -e= -1,6.10-19C
Masse d’un électron : me= 9,0.10-31kg
Célérité de la lumière dans le vide : c= 3.108m.s-1
1μm=10-6m ; 1eV= 1,6.10-19J