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Laser hélium-néon

Posté par
alggie
17-05-19 à 09:34

Bonjour, j'aimerais avoir de l'aide sur cet exercice, que ce soit pour me corriger ou me guider.

Un laser hélium-néon envoie un faisceau de lumière verte ( l1 = 543,5 nm ), à la surface d'une petite plaque de césium. Tout le faisceau, de puissance P = 540 mW, arrive sur la plaque de césium qui constitue la cathode C d'une cellule photoélectrique. L'énergie d'extraction des électrons est de 2,0 eV pour le césium. 0,2 % des photons incidents servent à extraire des électrons.

1) Quelle est la longueur donde l0 maximale permettant d'extraire un électron du métal ?  Pourquoi parle-t-on, pour ce qu'on appelle " seuil photoélectrique", de longueur d'onde maximale ?

J'ai \lambda _0 \approx 6\times 10^{-7} m.

2) Pour les photons de longueur d'onde l1, quel est en eV, l'énergie cinétique des électrons extraits ?

J'ai E_c \approx 1\times 10^-19 J (à convertir).

3) Quelle est la vitesse d'impact sur l'anode si la différence de potentiel entre anode et cathode est U = 100 V.

4) Combien d'électrons sont éjectés par seconde ? En déduire le courant circulant dans l'anode si tous les électrons éjectés arrivent sur l'anode.

5) Le laser peut émettre, en plus de la longueur d'onde l1, deux autres radiations par effet laser : l2 = 635 nm et l3 = 1,15 mm.
Quelle condition doit-on imposer pour que le laser n'émette que la radiation verte de longueur d'onde l1 ?


Utiliser un filtre vert ?

6) Quelles sont les conditions à réaliser pour obtenir un laser ?

- Réaliser l'inversion de population par pompage
- trouver les bons éléments : les électrons doivent rester suffisamment longtemps dans un état excité
- le faisceau doit passer et repasser dans le milieu amplificateur dans une cavité constituée de deux miroirs parallèles dont l'un n'est pas complètement réfléchissant


Merci de votre aide

Posté par
odbugt1
re : Laser hélium-néon 17-05-19 à 10:14

Bonjour,

Question 1 : La précision du résultat est insuffisante, mais l'ordre de grandeur est bon.

Question 2 : Je ne trouve pas le même résultat que toi. Je vais revérifier mon calcul. Tu devrais faire de même.

Question 3 : Applique le théorème de l'énergie cinétique à un électron dans son mouvement entre la cathode est l'anode.

Posté par
alggie
re : Laser hélium-néon 17-05-19 à 11:35

odbugt1 @ 17-05-2019 à 10:14

Bonjour,

Question 1 : La précision du résultat est insuffisante, mais l'ordre de grandeur est bon.

Question 2 : Je ne trouve pas le même résultat que toi. Je vais revérifier mon calcul. Tu devrais faire de même.

Question 3 : Applique le théorème de l'énergie cinétique à un électron dans son mouvement entre la cathode est l'anode.


Merci de votre réponse, voilà ce que j'ai trouvé :

1) 6,2\times 1à^{-7}
2) 0,29eV (je me suis trompée dans les calculs)
3) W=1,6\times 1à^{-7} soit v=5,9\times 10^6

J'ai fait la question 4, est-ce-que c'est juste ?

4) Nombre d'électrons éjectés par seconde : 3\times 10^{-15} et donc courant : 4,7\times 10^{-4}, est-ce-que c'est bien en A ici ?

Merci

Posté par
odbugt1
re : Laser hélium-néon 17-05-19 à 12:05

Les résultats des questions 1, 3 sont donnés sans unités : Ils seront donc systématiquement considérés comme faux un jour d'examen.

J'ai moi aussi trouvé 0,29eV pour la question 2

Je n'ai pas (encore) fait les calculs numériques concernant la question 4 mais :
3 x 10-15 électrons éjectés par seconde revient à dire qu'il faut attendre environ 10 millions d'années pour en extraire un seul !

Posté par
alggie
re : Laser hélium-néon 17-05-19 à 13:10

alggie @ 17-05-2019 à 11:35



Merci de votre réponse, voilà ce que j'ai trouvé :

1) 6,2\times 10^{-7} m
2) 0,29eV
3) W=1,6\times 10^{-7} J soit v=5,9\times 10^6 m/s

J'ai fait la question 4, est-ce-que c'est juste ?

4) Nombre d'électrons éjectés par seconde :3\times 10^{15}et donc courant : 4,7\times 10^{-4}, est-ce-que c'est bien en A ici ?

Merci


Désolée, j'ai fait des erreurs de frappe et j'ai rajouté un "-" à la question 4. Merci de votre aide

Posté par
alggie
re : Laser hélium-néon 17-05-19 à 14:22

Après recalcul, j'ai un courant de 4,8\times 10^{-4} A.

Posté par
odbugt1
re : Laser hélium-néon 17-05-19 à 16:15

Cette fois je suis d'accord avec la grande majorité de tes résultats.

A la question 3 ton "W = 1,6.10-7J "ne répond pas à une question posée.
S'il s'agit du travail de la force électrique s'exerçant sur l'électron, alors ce devrait être
W = eU = 1,6.10-19 * 100 = 1,6.10-17J

Posté par
alggie
re : Laser hélium-néon 17-05-19 à 18:42

odbugt1 @ 17-05-2019 à 16:15

Cette fois je suis d'accord avec la grande majorité de tes résultats.

A la question 3 ton "W = 1,6.10-7J "ne répond pas à une question posée.
S'il s'agit du travail de la force électrique s'exerçant sur l'électron, alors ce devrait être
W = eU = 1,6.10-19 * 100 = 1,6.10-17J


C'est encore une faute de frappe... j'ai bien -17 sur ma feuille. Encore désolée.

Merci de votre aide en tout cas

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