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i
une expression théorique en accord avec l’expérience en admettant que les seules valeurs
possibles de l’énergie échangée sont données par :
E = nhn
où n est entier
Il introduisit ainsi la constante h, dite de Planck. Ainsi Planck quantifia le rayonnement à
l’émission et à l’absorption : il admit qu’à une fréquence donnée n, les échanges d’énergie
ne portent que sur des nombres entiers de quanta d’énergie valant hn. À l’époque, cette
hypothèse apparut comme un artifice mathématique. Elle a pourtant marqué l’avènement
de la physique moderne.
V
i
A
C
flux lumineux
vide
a
µA
b) Effet photoélectrique : Heinrich Hertz
découvrit en 1887 qu’un rayonnement électromagnétique est susceptible d’arracher des
électrons à un métal. La figure a ci-contre
schématise un dispositif expérimental simple
permettant d’illustrer ce phénomène : la cellule comporte, sous vide, une cathode C
qui est éclairée par le rayonnement électromagnétique et une anode. Si la fréquence
du rayonnement électromagnétique est assez
élevée, l’intensité du courant mesurée à l’aide
du microampèremètre présente l’allure montrée en figure b. La caractéristique a un seuil
V 0 en tension. Le courant croît et atteint une
valeur limite i s (courant de saturation). Ce
courant de saturation est d’autant plus important que le flux de l’onde éclairant la cathode
est intense.
0
b
V
V 0
i s
i
Deux aspects expérimentaux sont particulièrement en contradiction avec la théorie de
Maxwell :
– la présence d’un seuil en fréquence n 0 en
dessous duquel l’effet n’apparaît pas ;
– l’absence d’un seuil en flux lumineux :
quand la fréquence de l’onde est supérieure
au seuil n 0 l’effet existe, même pour de très
faibles valeurs de l’intensité de l’onde.
L’électron étant lié au milieu (par une énergie W 0 ), on comprend qu’il faille apporter cette
quantité d’énergie W 0 pour l’en arracher. On sait aussi que l’énergie transportée par une
onde est liée à l’intensité de cette onde, et non à un seuil en fréquence.
9. PHYSIQUE MODERNE
705
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une expression théorique en accord avec l’expérience en admettant que les seules valeurs
possibles de l’énergie échangée sont données par :
E = nhn
où n est entier
Il introduisit ainsi la constante h, dite de Planck. Ainsi Planck quantifia le rayonnement à
l’émission et à l’absorption : il admit qu’à une fréquence donnée n, les échanges d’énergie
ne portent que sur des nombres entiers de quanta d’énergie valant hn. À l’époque, cette
hypothèse apparut comme un artifice mathématique. Elle a pourtant marqué l’avènement
de la physique moderne.
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A
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flux lumineux
vide
a
µA
b) Effet photoélectrique : Heinrich Hertz
découvrit en 1887 qu’un rayonnement électromagnétique est susceptible d’arracher des
électrons à un métal. La figure a ci-contre
schématise un dispositif expérimental simple
permettant d’illustrer ce phénomène : la cellule comporte, sous vide, une cathode C
qui est éclairée par le rayonnement électromagnétique et une anode. Si la fréquence
du rayonnement électromagnétique est assez
élevée, l’intensité du courant mesurée à l’aide
du microampèremètre présente l’allure montrée en figure b. La caractéristique a un seuil
V 0 en tension. Le courant croît et atteint une
valeur limite i s (courant de saturation). Ce
courant de saturation est d’autant plus important que le flux de l’onde éclairant la cathode
est intense.
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Deux aspects expérimentaux sont particulièrement en contradiction avec la théorie de
Maxwell :
– la présence d’un seuil en fréquence n 0 en
dessous duquel l’effet n’apparaît pas ;
– l’absence d’un seuil en flux lumineux :
quand la fréquence de l’onde est supérieure
au seuil n 0 l’effet existe, même pour de très
faibles valeurs de l’intensité de l’onde.
L’électron étant lié au milieu (par une énergie W 0 ), on comprend qu’il faille apporter cette
quantité d’énergie W 0 pour l’en arracher. On sait aussi que l’énergie transportée par une
onde est liée à l’intensité de cette onde, et non à un seuil en fréquence.
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