Coucou !
Je vais essayer de t'expliquer ça au mieux en espérant que ça puisse t'aider
Déjà il faut comprendre le montage électrique mis en place par Hertz pour prouver l'effet photoélectrique. Donc on a une
photocathode en métal qui est bombardée par un faisceau d'ondes électro-magnétiques (ce sont généralement des
UV, je vais expliquer plus bas pourquoi). Ensuite en face de la photocathode il y a une anode qui est ensuite reliée à un circuit électrique assez classique avec un ampèremètre pour mesurer l'intensité et un générateur de courant pour pouvoir
moduler la tension entre l'anode et la photocathode.
- montage effet PE.jpg (9.7 Kio) Vu 537 fois
Le principe de base de l'effet PE c'est que le
faisceau d'UV qui est envoyé sur la photocathode va provoquer des ionisations dans la photocathode et permettre d'en extraire des électrons. En effet tu as du voir que tous les rayonnements électro-magnétiques ne sont pas forcément ionisants, seuls ceux ayant une longueur d'onde inférieure à celle du visible (donc en gros environ 400nm et moins) peuvent ioniser, c'est à dire arracher des électrons à des atomes (donc dans le cas de l'effet PE, arracher des électrons à la photocathode). Ces électrons auront une énergie cinétique différente selon la tension et selon la fréquence/longueur d'onde du rayonnement.
A partir de là il y a 2 grands cas de figure :
- soit
l' Ec des électrons est suffisamment élevée pour qu'ils puissent arriver jusqu'à l'anode et donc passer ensuite dans le circuit électrique --> on observe un
courant électrique- soit
l' Ec des électrons est trop faible et dans ce cas ils ne parviennent pas à atteindre l'anode -->
pas de courant électriqueSi tu as compris jusque-là c'est déjà super, c'est vraiment le fonctionnement général et après on fait varier les différents paramètres et on voit comment évolue le courant dans le circuit.
Variation du voltage (cad de la tension) :
- puissance_cellule_photoelectrique.png (4.6 Kio) Vu 537 fois
Au niveau nomenclature sur ce graphique, le voltage est en abscisses (donc noté U) et l'intensité est en ordonnées.
Ce graphique illustre donc la variation de l'intensité du courant en fonction de la tension.
On voit bien qu'à une
tension nulle, on enregistre quand même un courant donc ça veut dire que des électrons sont extraits de la photocathode. On peut donc en déduire que ce n'est pas la tension qui arrache les électrons mais bien le rayonnement UV, la tension ne fait que aider ou freiner les électrons selon si elle est positive ou négative.
En effet, on voit bien sur le graphique que
lorsque la tension augmente, l'intensité du courant augmente aussi (jusqu'à une valeur constante qui est le courant de saturation) donc il y a plus d'électrons qui arrivent à atteindre l'anode et à passer dans le circuit -->
donc l'augmentation de la tension aide les électrons à progresser entre la photocathode et l'anode.
A l'inverse quand la contre tension augmente (la contre tension est en valeur absolue donc toujours positive et représente la tension lorsqu'elle est négative, donc on parle bien d'augmentation de la contre tension alors qu'on va vers des tensions de plus en plus petites), le courant diminue pendant un certain temps jusqu'à atteindre un
courant nul (cette valeur est appelée
contre tension maximale) : les électrons sont arrachés par le rayonnement UV mais n'arrivent pas à atteindre l'anode car ils sont freinés pas la contre tension -->
donc l'augmentation de la contre tension va à l'encontre de la progression des électrons et peut même les obliger à retourner vers la photocathode (si elle est assez élevée)
Tu peux imaginer que la contre tension est comme le vent. Si tu veux aller d'un point A à un point B, quand le vent est dans ton dos il va t'aider dans ta progression. Mais si le vent a la même force mais qu'il est face à toi, tu vas avoir plus de mal à aller vers ton point B et dans le cas où tu n'as pas assez de force, tu ne pourras même pas l'atteindre et tu seras repoussé vers l'arrière.
Variation de la fréquence (ou de la longueur d'onde) du rayonnement :Rappelons que fréquence et longueur d'onde sont inversement proportionnels donc quand l'un augmente l'autre diminue. Je vais faire le raisonnement avec la fréquence mais il fonctionne aussi avec la longueur d'onde.
On voit sur ce graphique qu'il y a une
valeur seuil de fréquence (qu'on note
) pour pouvoir observer un courant, donc pour pouvoir arracher des électrons à la photocathode. En fait ça vient du fait que pour pouvoir extraire un électron, il faut que l'énergie
des photons qui constituent le rayonnement soit supérieure à l'énergie de liaison de l'électron (= travail d'extraction). Il y a donc bien une valeur seuil qui dépend du métal de la photocathode,
une fois cette valeur dépassée l'énergie cinétique des électrons augmente linéairement avec la fréquence du rayonnement.Voilà je crois que j'ai à peu près tout dit, j'espère que ça pourra t'aider. Désolée le message est super long mais au moins je pense avoir été claire
)
L'énergie cinétique des électrons dépend de la fréquence du rayonnement, donc plus ta fréquence augmente et plus les électrons ont une énergie cinétique importante.
