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.