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TP de l'effet photoélectrique

Posté par
MakMak194
21-11-14 à 22:24

Bonsoir,

J'ai un TP à rendre pour mercredi, voici le texte, pour moi, je ne suis pas bon en français et je n'y arrive pas à comprendre le TP, et de quoi écrire plus de cela :

En 1905, Albert Einstein reprend l'idée de Max Planck pour interpréter un phénomène appelé effet photoélectrique. Comment l'hypothèse du photon s'est-elle imposée ?

Lorsqu'une plaque métallique placée dans le vide est éclairée par une lumière monochromatique de longueur d'onde , des électrons peuvent être éjectés du métal grâce à l'énergie lumineuse reçue: ceci constitue l'effet photoélectrique. Les électrons émis peuvent être récupérés par une électrode, et un courant électrique d'intensité I peut être mis en évidence. K représente la plaque métallique et A l'électrode. Les électrons émis, soumis à la tension entre A et K peuvent alors atteindre l'électrode A. L'intensité I du courant est visualisée par l'affichage d'un ampèremètre, sa valeur est proportionnelle au nombre d'électrons atteignant l'électrode A chaque seconde.

Le K est celui qui est éclairé par la lumière (à gauche) et A est à droite.

Protocole 1 : -Fixer = 400nm
-Partant d'une intensité lumineuse nulle; augmenter progressivement sa valeur.


Observation : Comment évolue l'intensité I du courant lorsqu'on augmente l'intensité lumineuse?
Plus l'intensité lumineuse augmente, plus le débit de charge augmente et l'intensité du courant augmente.

Interprétation :a/ Expliquer la valeur de I lorsque K n'est pas éclairée?
Les électrons n'atteignent point l'électrode si en cas d'absence de l'éclairage sur K.

b/ Expliquer l'évolution de I lorsqu'on éclaire K, puis lorsqu'on augmente l'intensité lumineuse.
L'augmentation de l'intensité permet à K de propager beaucoup d'électrons...
Sur cette question, je n'y arrive pas comment expliquer + (aller loin).

Hypothèse du photon

Protocole 2 : -Cas 1: Fixer l'intensité lumineuse à 50%. Faire varier sur toute l'étendue des valeurs disponibles.
-Cas 2: Fixer = 600 nm. Faire varier l'intensité lumineuse.

Observation : Cas 1: Comment évolue l'intensité du courant lorsque varie?
L'intensité du courant diminue si augmente... (je veux aller loin mais je ne peux pas expliquer comment).

Cas 2: Comment évolue l'intensité du courant lorsque l'intensité lumineuse varie?
Plus l'intensité lumineuse augmente, plus l'intensité du courant augmente, en envoyant beaucoup d'électrons.

Conclusion : Deux ypothèses sont proposées pour expliquer les résultats précédents.

Hypothèse A : De l'énergie lumineuse est transmise en continu aux électrons par le faisceau lumineux. Un électron peut être éjecté hors du métal lorsqu'il a accumulé assez d'énergie.

Hypothèse B : L'énergie lumineuse est transmise en continu aux électrons par paquets appelés "photons". L'énergie d'un photon dépend de la seule longueur d'onde de la lumière reçue. Un électron peut être éjecté s'il reçoit un paquet d'énergie suffisante mais il ne peut pas accumuler plusieurs paquets.

Pourquoi seule l'hypothèse B justifie à la fois les résultats du cas 1 et du cas 2?

L'hypothèse B, je ne comprends pas, si quelqu'un pourrait m'expliquer s'il vous plaît

TP de l\'effet photoélectrique

Posté par
PerArGal
re : TP de l'effet photoélectrique 22-11-14 à 07:28

Bonjour?

Ne manque t il pas une observation dans tes résultats de TP? Tu dis que le nombre d'e- émis augmente avec l'intensité, mais n'avez vous pas observé qu'en dessous d'un seuil d'intensité lumineuse, rien ne se passait?

Cela devrait t'aider à exclure A et comprendre B

Posté par
MakMak194
re : TP de l'effet photoélectrique 22-11-14 à 11:03

Oui bonjour (j'ai posté hier soir),

Observation : Comment évolue l'intensité I du courant lorsqu'on augmente l'intensité lumineuse?
Plus l'intensité lumineuse augmente, plus le débit de charge augmente et l'intensité du courant augmente.

Comme le courant (celui du rectangle jaune) est à 0,141 (Volt?) à 100% de l'intensité, les électrons vont vers l'électrode. Est-ce cela?

a/ Expliquer la valeur de I lorsque K n'est pas éclairée?
Les électrons n'atteignent point l'électrode si en cas d'absence de l'éclairage sur K.
Courant : 0,000 V

b/ Expliquer l'évolution de I lorsqu'on éclaire K, puis lorsqu'on augmente l'intensité lumineuse.
L'augmentation de l'intensité permet à K de (propager?) beaucoup d'électrons...
Le courant augmente si l'intensité lumineuse augmente?

Observation : Cas 1: Comment évolue l'intensité du courant lorsque varie?
L'intensité du courant diminue si augmente...
à = 600nm avec de l'intensité entre 0 et 100%, le courant est à 0V et aucun électron n'est parti?

Cas 2: Comment évolue l'intensité du courant lorsque l'intensité lumineuse varie?
Plus l'intensité lumineuse augmente, plus l'intensité du courant augmente, en envoyant beaucoup d'électrons.
Comme les électrons ne peuvent aller qu'entre un de 100 à 500 nm, plus est loin de 500 nm, plus le courant augmente et les électrons se fréquentent rapidement vers l'électrode, (mais plus est entre 100 nm, plus le courant diminue car j'ai observé que pour = 197 nm avec du sodium), les électrons se propagent plus rapidement que d'autres à proximité. Et après, plus est proche de 500 nm, plus le courant diminue.

Pour l'hypothèse A, lorsqu'elle dit "par le faisceau lumineux", à = de 700 à 800 nm avec du sodium, aucun électron même si que l'intensité lumineuse est à 100%.

Pour l'hypothèse B, comme elle "dépend de la longueur d'onde de la lumière reçue", comme j'ai dit entre 100 à 500 nm avec du sodium, il y a des électrons (cas 1?) et pour le cas 2, le courant est varié entre les ultraviolettes à =100nm et la longueur d'onde "cyanâtre" et verdâtre.
Ce qui explique qu'avec l'intensité de la lumière forte à 100%, les électrons ne peuvent qu'éjecter entre ces intervalles avec une forte intensité lumineuse?

Posté par
pseudoarallonge
re : TP de l'effet photoélectrique 22-11-14 à 11:23

Citation :

En 1905, Albert Einstein reprend l'idée de Max Planck pour interpréter un phénomène appelé effet photoélectrique.


C'est donc comme cela qu'est raconté l'histoire dans les livres de Physique au Lycée ?!
Je dois avouer que cela me sidère! C'est une vulgate entièrement fausse.

Dans son papier, Einstein ne reprend pas du tout l'idée de Planck.
Il part de l'idée de Wien et en déduit l'existence du photon comme grain de lumière.
Ensuite il vérifie sur 3 expériences (dont une est l'effet photoélectrique) que son hypothèse de photon est cohérente.

Posté par
PerArGal
re : TP de l'effet photoélectrique 22-11-14 à 13:30

Re-,

Bon je reformule et synthétise car j'ai un peu de mal à lire le post en l'état:


Lorsqu'une plaque métallique placée dans le vide est éclairée par une lumière monochromatique de longueur d'onde  , des électrons peuvent être éjectés du métal grâce à l'énergie lumineuse reçue: ceci constitue l'effet photoélectrique.

Les électrons émis peuvent être récupérés par une électrode, et un courant électrique d'intensité I peut être mis en évidence.

K représente la plaque métallique et A l'électrode. Les électrons émis, soumis à la tension entre A et K peuvent alors atteindre l'électrode A.

L'intensité I du courant est visualisée par l'affichage d'un ampèremètre, sa valeur est proportionnelle au nombre d'électrons atteignant l'électrode A chaque seconde.


Protocole 1 : -Fixer  = 400nm
-Partant d'une intensité lumineuse nulle; augmenter progressivement sa valeur.


Interprétation:

a/ Expliquer la valeur de I lorsque K n'est pas éclairée?

Interprétation :  il n'y a pas émission spontanée d'électron par la plaque métallique

b/ Expliquer l'évolution de I lorsqu'on éclaire K, puis lorsqu'on augmente l'intensité lumineuse.

Interprétation : lorsque l'on éclaire K, au début il ne se passe rien, la plaque métallique n'émet toujours pas d'électron, puis, lorsque l'intensité lumineuse augmente, à partir d'un certain seuil d'énergie donc, la plaque commence à emettre des électrons. Il faut donc apporter un minimum d'énergie pour commencer à arracher les électrons. Plus l'intensité lumineuse augmente (plus l'énergie apportée donc) a plus le flux d'électrons est important

Hypothèse du photon

Protocole 2 :

-Cas 1: Fixer l'intensité lumineuse à 50%. Faire varier  sur toute l'étendue des valeurs disponibles.

-Cas 2: Fixer  = 600 nm. Faire varier l'intensité lumineuse.

Observation :

Cas 1: Comment évolue l'intensité du courant lorsque  varie?

Observation : pour une intensité lumineuse fixée, (donc pour une puissance apportée) le flux d'électron augmente quand la longueur d'onde diminue et inversement

Cas 2: Comment évolue l'intensité du courant lorsque l'intensité lumineuse varie?

Observation : pour une longueur d'onde fixée, comme vu dans le protocole 1, le flux d'électrons arrachés augmente lorsque l'intensité lumineuse augmente.


Conclusion : Deux hypothèses sont proposées pour expliquer les résultats précédents.

Hypothèse A : De l'énergie lumineuse est transmise en continu aux électrons par le faisceau lumineux. Un électron peut être éjecté hors du métal lorsqu'il a accumulé assez d'énergie.

Hypothèse B : L'énergie lumineuse est transmise en continu aux électrons par paquets appelés "photons". L'énergie d'un photon dépend de la seule longueur d'onde de la lumière reçue. Un électron peut être éjecté s'il reçoit un paquet d'énergie suffisante mais il ne peut pas accumuler plusieurs paquets.


Je pense que tu devrais avoir maintenant tous les éléments pour conclure que l'hypothèse B. Il manque à tes résultats de TP ce que j'ai souligné. C'est ce qui permet d'exclure l'hypothèse A, en effet s'il s'agissait uniquement d'une question énergie totale apportée, même avec une intensité lumineuse faible, au bout d'un certain temps, une énergie suffisante serait disponible pour arracher des électrons. Or, rien ne se passe, c'est que l'énergie doit être apportée "par paquet", "d'un coup", "en une seule livraison" à l'électron pour qu'il s'éjecte ... le paquet, c'est le photon  

Au fait, l'intensité électrique c'est en Ampère que cela se mesure ... les Volts c'est pour la tension  

  



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