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Transcription de la vidéo

parfois la lumière se comporte comme une onde on dit qu'elle a un caractère ondulatoire et parfois elle se comporte plutôt comme un flux de particules on dit qu'elle a un caractère alors particulière est une des illustrations de ce comportement particulière c'est ce qu'on appelle l'effet photoélectrique qui a notamment été décrit par albert einstein qu'est ce que c'est que l'effet photoélectrique eh bien on part d'une plaque de métal ici c'est le pack de métal est donc composé d'atomes de métal dans ces atomes de métal on a des électrons que je vais représenté ici par les charges négatives ces électrons sont en interaction dans l'atome de métal avec les protons du noyau mais si on expose cette plaque de métal à de la lumière dans les bonnes conditions de fréquence de longueur d'onde de la lumière eh bien on peut arracher des électrons à ce métal et créer ainsi un courant électrique c'est ça qu'on appelle l'effet photoélectrique ont créé un courant électrique à partir de l'exposition d'une plaque de métal à la lumière et cet effet photoélectrique et bien on peut le voir comme la collision de deux particules imaginons donc que la lumière est composé de particules on va envoyer cette particule sur la plaque de métal et si cette particule à une fréquence qui convient bien une bonne énergie eh bien on va pouvoir alors arraché un électron arraché cet électron de la plaque de métal et créer ainsi un courant électrique les particules dont sont composés à lumière on les appelle les photons et ce sont des particules particulière puisqu'elles n'ont pas de masse ce sont des particules de masse nulle tandis que les électrons qui vont être ainsi arraché de la plaque de métal ce sont des particules qui ont bien une masse que je note m 1,10 petit eux pourraient des troncs et qui vont du coup aussi avoir une certaine vitesse ils ont une masse ils ont une vitesse on a donc une certaine énergie cinétique pour cet électron qui est défini par un demi de la masse de l'électron x sa vitesse au carré donc si on envoie un photon avec la bonne énergie sur cette plaque de métal et bien on peut libérer un électron cet électron on l'appelle d'ailleurs un photo électrons il s'agit bien d'une particule électrons mais qui a été arraché du métal par l'effet photoélectrique dû à la collision avec un photon on l'appelle donc le photo électrons si on considère ce phénomène d'un point de vue énergétique on va avoir une énergie à la base a apporté par le photon qu'on va retrouver ensuite sous deux formes sous la forme évidemment de l'énergie cinétique du photon électrons qui va être produit plus l'énergie nécessaire pour arracher ce photo électrons du métal donc on peut le noter comme ceux-ci l'énergie du photon on va la retrouver sous deux formes par la suite une énergie qu'on note grand flichy majuscule donc la lettre grecque fille qui correspond donc à l'énergie qui va être nécessaire pour libérer cet électron du métal plus l'énergie cinétique de l'électron et se fit ici il a un nom on l'appelle le travail de sortie ou travail d'extraction mais il s'agit bien d'une énergie qu'on exprime en joules et on l'appelle donc travail de sortie au travail d'effraction ça correspond donc à la valeur minimale d'énergie qui est nécessaire pour l'émission d'un photo électrons à partir d'un électron de la surface du métal et cette valeur fille si ce travail de sortie et bien il va dépendre du type de métal qu'on va éclairer l'énergie nécessaire qu'il faut apporter pour arracher un électron du métal va dépendre du type de métal dont il s'agit maintenant qu'on a vu le principe global de l'effet photoélectrique on va revoir la mise applications dans un problème on part du problème suivant on va avoir un photon d'une longueur d'onde 525 nanomètres qui va entrer en collision avec un métal césium pour lequel le travail de sortie es23 43 voix 10 - 19 juin et on nous demande quelle va être alors la vitesse du photo électrons qu'on va produire on a vu juste au dessus que d'un point de vue le bilan énergétique on avait l'énergie apportée par le photon qui était égal à fuit le travail de sortie plus l'énergie cinétique du photo électrons l'énergie du photon elles s'expriment par la formule h fois nue achète en a qu'on sente de planck est tenue la fréquence de la lumière qui est mise ici on à 525 nanomètres donc on nous donne une longueur d'onde donc je peux exprimer ceci en notant que c'est égal à h fois c'est sûr lambda puisque nul à fréquence est égal à ces vitesse de la lumière dans le vide / lambda la longueur d'onde de la lumière donc on a ici l'énergie des photons et on a vu également qu'on avait l'énergie cinétique de l'électron qui est égal à 1,2 me fois la masse de l'électron fois sa vitesse au carré donc si je mets tout ça ensemble je trouve qu'on a à chaque fois c'est sûr lambda pédégal affiche + 1/2 de maths l'électron vite est l'électron au carré ce qu'on nous demande dans l'énoncé de cet exercice c'est de trouver la vitesse de l'électron donc je vais isolé cette vitesse ici vais donc j'ai déjà vais au carré kiéthéga la hache fois c'est sûr lambda - fille le tout multiplié par deux sur mas de l'électron donc là j'ai simplement isoler le vus au carré à partir de cette équation donc ma vitesse je réécris un petit peu cette formule ici que je passe tout à la racine j'ai donc deux sur la masse de l'électron x h x fait sur lambda mois si tout ça racine carrée donc voilà l'expression de ma vitesse je fais l'application numérique à partir de cette expression ici j'adore ma vitesse qui va valoir donc de diviser par la masse de l'électron qui est de 9,11 x 10 - 31 kg x h la constante de planck 6626 x 10 - 34 la vitesse de la lumière dans le vide 3,00 x 10 puissance 8 mètres par seconde la longueur d'onde on nous a dit 525 nanomètres donc 125 10 man 9 - le travail de sortie qui nous était donné dans l'énoncé 3,43 x 10 - 19 joule et le tout ici sous la racine carrée si je réalise ce calcul à la calculatrice donc je vais déjà faire la première parenthèse donc 6,6 126 x 10 - 34 x 3 x 10 puissent ensuite que divise 525 raidissement 9 - fille 3,43 x 10 - 19 et tout ça je le multiplie par 2 / 9,11 x 10 - 31 la masse de l'électron et tout ça je prends la racine carrée racine carrée de hans de tout ça ce qui me donne environ donc 2 80 x 10 puissance 5 je vais trouver alors ma vitesse qui vaut 2 80 x 10 puissance 5 mètres par seconde donc voilà pour le résultat qu'il fallait obtenir dans cet exercice imaginons maintenant qu'on parte avec un photon qui n'a pas une longueur d'onde de 525 nanomètres mais 2,625 dans ces conditions est ce qu'on va avoir également un photo les troncs qui va être produit bien pour le savoir on va déjà calculer l'énergie de ceux photo l'énergie de ce faux thon donc on a dit que c'était à chaque fois c'est sûr lambda donc l'énergie de mon photons à 625 nanomètres c'est donc 6,6 126 x 10 - 34 constante de planck fois la vitesse de la lumière dans le vide 3 00 10 puissance 8 mètres par seconde / ma longueur d'onde 6 125 x 10 ou 1,9 m et je vais leur trouver une énergie pour ce photons qui vaut donc 6,6 126 x 10 puissance moins 34 x 3 10 puissent ensuite sa vitesse de la lumière / 6 125 x 10 - 9 la longueur d'onde et je trouve 3,18 fois dix puissance moins 19 joule et déjà je vois que l'énergie de mon photo incident est inférieure au travail de sortie donc cette énergie qui n'est déjà pas assez importante pour réussir à haché un électron de ma plaque de métal donc si j'ai une longueur d'onde de 625 nanomètres jeunes observerait pas à l'effet photoélectrique jeunes observeraient pas courant électrique produit par ma lumière puisque l'énergie de mon photo incident est inférieure au travail de sortie et même si j'augmente le nombre de photons qui arrive donc même si j'augmente l'intensité lumineuse rien n'y fait tant que mon énergie des photons est inférieure au travail de sorties jeune observerait pas d'électrons arraché de la surface de mon métal je n'aurais pas d'énergie suffisante pour produire de courant électrique donc c'est l'énergie du photon est inférieure à fille je n'ai pas d' effet photoélectrique je ne produis pas de photos électrons