Effet photo électrique = Ecmax = h ( υ - υo )

TD 6
CAP PACES
effet photo électrique
Effet photo électrique
Un photon incident d’énergie suffisante percute un électron appartenant au matériau irradié. Cet
électron absorbe la totalité de l’énergie du photon incident, ce qui lui permet de quitter le matériau.
L’effet photo électrique a pour bilan énergétique :
Energie du photon incident = énergie de sortie de l’électron +
énergie cinétique de l’électron
Eph = Wo + Ec
L’énergie de sortie de l’électron est l’énergie que l’électron doit céder au matériau pour qu’il puisse
le quitter. Cette énergie dépend de la nature du matériau.
L’effet photo électrique vérifie quelques lois :
 L’énergie cinétique du photo électron dépend de l’énergie des photons incidents
 Plus le nombre de photons incidents est important, plus le nombre d’électrons arrachés au
matériau est important
Application à la cellule photoélectrique
Les photons incidents percutent le métal de la
cathode. Ces photons extirpent des électrons du
métal et ces électrons quittent la matière avec une
certaine quantité d’énergie cinétique.
Plus le flux de photons incident est important, plus
le nombre d’électrons arrachés est important
Entre la cathode et l’anode, des électrons se déplacent : c’est le courant électrique généré, donné
par la relation : I =
q
t
=
Ne .e
t
On trace l’évolution de l’énergie cinétique maximale Ecmax des électrons émis en fonction de la
fréquence de la radiation monochromatique incidente,  :
Si  < o, il n’y a pas d’effet photo électrique :
Ecmax
l’énergie apportée par un photon n’est pas
suffisante pour extirper un électron de la matière.
Si  > o, il y a effet photo électrique : l’énergie du
photon est suffisante pour que l’électron puisse
quitter le matériau.
o

L’énergie du photon est Eph = h
Il faut que cette énergie soit au moins égale au travail de sortie pour que l’électron puisse quitter
l’atome. On note Wo = ho ( o est appelé fréquence seuil )
Soit : h = ho + Ecmax
Ecmax = h (  - o )
La pente de la droite s’égalise à la constante de Planck h = 6,62.10-34 J.s
biophysique 2013 2014
Laurent Bourdon
cappaceslille.e-monsite.com
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effet photo électrique
Le rendement de l’effet électrique est donné par :  =
N(électrons émis)
1%
N(photons incidents )
Aux bornes de la cellule on applique une différence de potentiel UAK réglable et on trace l’évolution
de I en fonction de UAK, pour différents flux de photons incidents :
I
Is1
Is2
1 > 2
2
UAK
-Vm
Vm est le potentiel d’arrêt : il représente la différence de potentiel nécessaire pour arrêter tous les
électrons issus de la cathode et les empêcher d’atteindre l’anode.
Vm = Ecmax
Volt
eV
Is1 et Is2 sont les courants de saturation. Ils représentent le maximum de courant qui peut circuler
entre la cathode et l’anode. Ce maximum de courant correspond au fait que tous les électrons issus
de l’effet photo électrique au sein de la cathode atteignent l’anode
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Laurent Bourdon
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