P15 effet photo-électrique PDF à télécharger (1.1 Mo)

Académie de Pikine-Guédiawaye                                Année scolaire 2018

Lycée de Thiaroye                                                                Niveau  TS₂

p15- Effet photo-electrique

Seuil photoélectrique.

On éclaire une cellule photoélectrique dont la cathode est en césium avec une radiation de longueur d'onde l = 495 nm, puis avec une radiation de longueur d'onde l = 720 nm.

Le travail d'extraction d'un électron de césium est W_o = 3.10^-19 J.

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1) Calculer la longueur d'onde l₀  qui correspond au seuil photoélectrique.

2) Vérifier que l'émission photoélectrique n'existe qu'avec une seule des deux radiations précédentes.

Vitesse d'émission des électrons.

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On éclaire une cellule photoélectrique à vide avec une lumière monochromatique. L'énergie d'extraction d'un électron du métal cathodique est 3.10^-19 J. La longueur d'onde de la radiation est 0,600 mm.

1 ) Quelle est l'énergie cinétique maximale E_cmax d'un électron émis ?

2) Quelle est la vitesse maximale V_max d'un électron émis ?

Travail d’extraction- détermination de la nature d’un métal

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Une surface métallique est éclairée par une lumière ultraviolette de longueur d’onde l = 0,150 mm.
Elle émet des é...P15 effet photo-électrique PDF à télécharger pour avoir le document au complet...lectrons dont l’énergie cinétique est égale à 4,85 eV.

1) Calculer le travail d’extraction W₀.

2) Quelle est la nature du métal ?

Seuil photo-électrique-travail d’extraction-vitesse des électrons

1) Décrire une cellule photoélectrique dite cellule photoémissive à vide.

Dessiner un schéma de montage à réaliser pour ...P15 effet photo-électrique PDF à télécharger pour avoir le document au complet...mettre en évidence l'effet photoélectrique en utilisant cette cellule.

2) La longueur d'onde correspondante au seuil photoélectrique d'une photocathode émissive au césium est l₀ = 0,66 . 10^-6 m.

2.a- Quelle est en joules et en eV l'énergie...P15 effet photo-électrique PDF à télécharger pour avoir le document au complet... d'extraction W₀  d'un électron ?

2.b- La couche de césium reçoit une radiation monochromatique de longueur d'onde l = 0,44.10^-6 m.

Déterminer l’énergie cinétique maximale E_c d'un électron émis au niveau de la cathode. L'exprimer en joules puis en eV.

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 Seuil photo-électrique-travail d’extraction-vitesse des électrons

L’ensemble de deux radiations, l'une orange de longueur d'onde l₁ = 0,60 mm, l'autre rouge de longueur d'onde l₂ = 0,75 mm éclaire une cellule photoélectrique à vide à cathode de césium dont le seuil photoélectrique est l₀ = 0,66 mm.

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1 ) Faire un schéma du montage à réaliser pour mettre en évidence le courant photoélectrique. Expliquer.

2) Calculer en joule et en électronvolt l’énergie nécessaire à extraction d'un électron de la cathode.

3) L'effet photoélectrique va-t- il avoir lieu ? ...P15 effet photo-électrique PDF à télécharger pour avoir le document au complet...Les deux radiations sont-elles utiles ?

4) Calculer l'énergie cinétique maximale d'un électron expulsé par la cathode. En déduire sa vitesse maximale.

Détermination expérimentale de la fréquence seuil et de la constante de Planck h

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Dualité onde-corpuscule

1.1- Quel phénomène se produit à la traversée de la lumière en S₁  ?                     

1.2- Recopier le schéma et dessiner le faisceau émergent de S₁. En déduire l’aspect de l'écran.

            2.3-      La longueur occupée sur l'écran E par 10 interfranges est 1 = 5,85 mm. Calculer la longueur d'onde l, de la lumière émise par la source S.  

On donne : a = S₁S₂ = 2mm ; D = 2m

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4.2.a- Que se passe-t-il ? Interpréter le phénomène physique mis en évidence par cette expérience ? 4.2.b- Quel est le modèle de la lumière utilisée pour justifier cette observation ? Interpréter brièvement cette observation.      

4.2.c- Evaluer la vitesse maximale des électrons émis de la cathode.        

4.4- Expliquer brièvement ...P15 effet photo-électrique PDF à télécharger pour avoir le document au complet...la complémentarité des deux modèles de la lumière.

Données :

constante de Planck : h = 6,63. 10^-34 J. s   ;   vitesse de la lumière dans le vide c = 3.10⁸ m/s

            Charge élémentaire e = 1,6.10^-19 C ;  masse de l'électron m_e = 9,1.10^-31 kg

(Extrait Bac S2 2003)