4
CHAPITRE
Introduction au monde
quantique
L’essentiel du cours
L’électron : onde ou particule ?
Contexte
À la fin du XIX
e siècle, la mécanique newtonienne et la théorie de l’électromagnétisme permettaient
d’expliquer un très grand nombre de phénomènes physiques, et pourtant, certaines expériences
restaient incomprises, notamment l’effet photoélectrique.
1 Dualité onde-particule pour la lumière
L’effet photoélectrique est l’émission d’électrons par un métal exposé à la lumière.
U
A
i
Lumière incidente
Cathode
Collecteur
Ampoule
Figure 4.1. Dispositif expérimental
La figure 4.1 schématise le dispositif expérimental utilisé par Lenard en 1902, comprenant une ampoule sous un vide poussé, une
cathode (plaque métallique) éclairée par une
lumière incidente et un collecteur.
Une différence de potentiel U est imposée
entre la plaque métallique (au potentiel V p )
et le collecteur (au potentiel V c ), telle que
U = V c − V p . Un microampèremètre permet
de mesurer le courant électrique i dû aux électrons éjectés par la plaque métallique éclairée
et qui parviennent jusqu’au collecteur.
Les expériences menées par Lenard montrent notamment qu’aucun courant électrique n’est
détecté si la fréquence ν de la lumière incidente est inférieure à une fréquence seuil ν s dépendant du métal constituant la cathode et cela quelle que soit l’intensité de la lumière incidente.
Si la fréquence est supérieure à ν s au contraire, un courant électrique apparaît, qui peut être
annulé par l’application d’une tension U négative et inférieure à une valeur appelée tension
d’arrêt U a < 0.
Approche documentaire : effet photoélectrique
© Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.
partagelivrescpge.blogspot.com
CHAPITRE
Introduction au monde
quantique
L’essentiel du cours
L’électron : onde ou particule ?
Contexte
À la fin du XIX
e siècle, la mécanique newtonienne et la théorie de l’électromagnétisme permettaient
d’expliquer un très grand nombre de phénomènes physiques, et pourtant, certaines expériences
restaient incomprises, notamment l’effet photoélectrique.
1 Dualité onde-particule pour la lumière
L’effet photoélectrique est l’émission d’électrons par un métal exposé à la lumière.
U
A
i
Lumière incidente
Cathode
Collecteur
Ampoule
Figure 4.1. Dispositif expérimental
La figure 4.1 schématise le dispositif expérimental utilisé par Lenard en 1902, comprenant une ampoule sous un vide poussé, une
cathode (plaque métallique) éclairée par une
lumière incidente et un collecteur.
Une différence de potentiel U est imposée
entre la plaque métallique (au potentiel V p )
et le collecteur (au potentiel V c ), telle que
U = V c − V p . Un microampèremètre permet
de mesurer le courant électrique i dû aux électrons éjectés par la plaque métallique éclairée
et qui parviennent jusqu’au collecteur.
Les expériences menées par Lenard montrent notamment qu’aucun courant électrique n’est
détecté si la fréquence ν de la lumière incidente est inférieure à une fréquence seuil ν s dépendant du métal constituant la cathode et cela quelle que soit l’intensité de la lumière incidente.
Si la fréquence est supérieure à ν s au contraire, un courant électrique apparaît, qui peut être
annulé par l’application d’une tension U négative et inférieure à une valeur appelée tension
d’arrêt U a < 0.
Approche documentaire : effet photoélectrique
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