Effet photoélectrique

Lorsque la lumière d'une longueur d'onde et d'une fréquence particulières frappe un métal, des électrons sont éjectés du métal. Ce phénomène est connu comme l'effet photoélectrique. Cependant, seule la lumière au-dessus d'une fréquence de seuil peut éjecter des électrons du métal.

La lumière de fréquence inférieure n'éjecte pas d'électrons, quelle que soit son intensité. Comment est-ce donc? Albert Einstein a proposé que la lumière se comporte comme un flux de particules ou de minuscules paquets.

Un paquet ou quantum de lumière est appelé un photon. Chaque photon a une énergie, E, qui dépend de sa fréquence, nu. Les deux sont liés par cette équation, où h est la constante de Planck et a une valeur de 6, 626 fois 10 à la négative 34 joule-secondes.

La lumière, et donc les photons, de fréquence plus élevée ont une plus grande énergie. Un électron est lié à un métal avec une énergie de liaison, phi. Ceci est également connu comme la fonction de travail du métal, W.Ainsi, une quantité d'énergie supérieure à W est nécessaire pour vaincre les forces d'attraction et de déloger l'électron.

Lorsqu'un photon dont l'énergie est supérieure à W frappe le métal, son énergie excédentaire est transférée à l'électron sous forme d'énergie cinétique et l'électron est éjecté. Pour résumer l'effet photoélectrique, la lumière basse fréquence et longue longueur d'onde n'éjecte aucun électron du métal. L'augmentation de l'intensité de la lumière basse fréquence ne fait qu'augmenter le nombre de photons.

Chaque photon a toujours la même énergie, ce qui ne suffit pas à déloger les électrons. La lumière de plus courte longueur d'onde, dont la fréquence est supérieure à la fréquence seuil, éjecte des électrons car chaque photon a une énergie supérieure. Plus la fréquence de la lumière augmente, plus l'énergie du photon augmente, et donc l'énergie cinétique de l'électron éjecté.

Plus l'intensité de la lumière, plus les photons frappent le métal, et plus le nombre d'électrons qui sont éjectés. L'effet photoélectrique démontre le comportement des particules de la lumière.