Soit une cellule photoélectrique en césium dont l’énergie d’extractions d’un électron est W0 = 1,88 eV. On éclaire avec une radiation monochromatique de longueur d’onde ÊŽ = 0,496μm
1) a) cette radiation peut- elle produire l’effet photoélectrique ? justifier la réponse
b) calculer l’énergie cinétique maximale des électrons à la sortie du métal, ainsi que la vitesse
c) Expliquer la signification du terme << potentiel d’arrêt>>
2) soit P la puissance du rayonnement incident ( c'est-à-dire l’énergie lumineuse transportée par seconde) , soit r le rendement quantique de cette cellule photoélectrique (c'est-à-dire le rapport du nombre d’électrons émis au nombre de photons reçu
a) Expliquer littéralement l’intensité du courant de saturation
b) calculer cette intensité
on donne : P = 40 Mw , r = 0,01
Effet de la radiation sur la photo cathode
L’effet photoélectrique se produit si ÊŽ ≤ ÊŽ0
Déterminons ÊŽ0
W0 = hC/ ÊŽ0 ⇒ ÊŽ0= hC/ W0 = 0,66 10-6 m
ÊŽ0 = 0,66 μm
Comme : ÊŽ < ÊŽ0 alors l’effet photoélectrique est possible
Calculons l’énergie cinétique maximale des électrons à la sortie du métal
La conservation énergie s’écrit : Ec = W0 + Ecmax ⇒
Ecmax = Ec - W0 = (hC / ÊŽ) - W0 = 9,96. 10-20 J = 6,23 10-1 ev
Ecmax = 6,23 10-1 ev
Calculons la vitesse maximale d’émission des électrons est
Ecmax = mV²/2 ⇒ V² = 2 Ecmax /m ⇒ V = 4,68.105 m/s
V = 468. km/s
c) signification du terme potentiel d’arrêt
Le potentiel d’arrêt est la valeur absolue de la d.d.p entre l’anode et la cathode qui annule l’intensité du courant photoélectrique
2) Expression de l’intensité du courant de saturation
IS = ne
Calcul de IS
On a : P = NhC/ ÊŽ ⇒ N = PÊŽ/hC et r = n/N ⇒ n = rN = r PÊŽ/hC
D’où : IS = (r PÊŽ/hC)e = 0,16μA ⇒ IS = 0,16μA