L'effet photoélectrique

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Quelle est la formule permettant de calculer l'énergie d'un photon ?

E = hλ / c
E = λ / hc
E = hc / λ

Mauvaise réponse !

L'énergie du photon se donne par E = hc / λ = hν. Avec h la constante de Planck très utile dans les domaine de physique des particules et mécanique quantique, ν la fréquence de l'onde de la lumière et λ sa longueur d'onde décrivant la couleur de la lumière.

Quelle est l'unité de la constante de Planck ?

h est en joule
h est en J.s
h est en J/s

Mauvaise réponse !

On connaît la relation E = hν avec ν en 1/s et E en J, donc pour que J = h /s il faut h = J.s

Que se passe-t-il sur l'atome quand un électron passe d'un niveau excité à un niveau moins excité ?

Un photon est émis d'énergie égale à la différence d'énergie des deux niveaux mis en jeu.
Un photon d'énergie égale à la différence entre les deux niveaux mis en jeu est absorbé.
Un son est produit par l'atome.

Mauvaise réponse !

Si on abaisse le niveau d'énergie de l'électron, il faut une création d'énergie ailleurs, car l'énergie ne se perd pas. Donc un photon est émis, car une absorption de photon serait une autre diminution d'énergie. De plus, un atome ne peut pas émettre de bruit de cette manière.

Quel est le principe de l'effet photoélectrique ?

Un photon absorbé de grande énergie fait sortir un électron de son orbite.
Un photon très énergétique est émis.
Deux photons entrent en collision pour créer de l'énergie.

Mauvaise réponse !

L'effet photoélectrique consiste à créer une source de courant électrique en expulsant un électron de son atome vers un circuit électrique. Pour cela, il faut que l'électron dépasse le niveau d'énergie de son état excité maximale, donc un photon doit être absorbé pour lui fournir de l'énergie.

Quelle est la quantité d'énergie que doit avoir le photon pour initier un effet photoélectrique ?

Une énergie supérieure ou égale au travail d'extraction de l'électron.
N'importe quelle énergie.
Une énergie strictement égale au travail d'extraction de l'électron.

Mauvaise réponse !

Si l'énergie du photon est supérieure à celle nécessaire à extraire le photon, cela marchera quand même ! Et c'est même rassurant car sinon la quantité de photons utilisable dans la nature serait grandement réduite.

Qu'arrive-t-il à l'excédent d'énergie du photon utilisé pour induire un effet photoélectrique ?

Il sert à monter en énergie un autre photon.
Il est converti en énergie cinétique.
Il est converti en un photon de moindre énergie.

Mauvaise réponse !

Et oui ! Une formule nous donne E = Φ + Ec. avec E l'énergie du photon, Φ le travail d'extraction de l'électron et donc Ec le reste en énergie qui sera une énergie cinétique.

Quelle est parmi ces applications celle qui utilise l'effet photoélectrique ?

la photographie argentique
le panneau solaire
l'ampoule LED

Mauvaise réponse !

Les panneaux solaire via leurs cellules photovoltaïques ont la capacité, avec des photons d'énergie suffisante les frappant, d'éjecter un électron et ceci en grande quantité, ce qui crée un courant électrique.

Comment détermine-t-on le rendement η d'une cellule photovoltaïque avec Pu la puissance utile et Pr la puissance lumineuse reçue ?

η = Pu / Pr
η = Pr / Pu
η = Pu x Pr

Mauvaise réponse !

Si on utilise plus de puissance lumineuse sans en créer, on baisse le rendement en divisant donc par Pr. Tandis que si on produit plus de puissance utilisable, on augmente le rendement, donc on multiplie par Pu.

Qui a découvert l'origine de l'effet photoélectrique et a reçu un prix Nobel pour ses travaux ?

Louis de Broglie
Max Planck
Albert Einstein

Mauvaise réponse !

Albert Einstein a bien obtenu le prix Nobel en 1922 pour ses travaux sur l'effet photoélectrique et non pas sur ses découvertes les plus célèbres portant sur la relation mondialement connue E = mc² !

Quelle formule de la quantité de mouvement « p » est la bonne pour un photon ?

p = λ / h
p = h / λ
p = m x v

Mauvaise réponse !

En effet, même si m.v donne la quantité de mouvement de tout corps massique, le photon lui ne possède pas de masse théorique, donc pour parler de quantité de mouvement (ou de d'impulsion) pour un photon, on introduit la relation dite de De Broglie p = h / λ.

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