Quantique • QCM 8 item C • annatut' 2020-2021

[Kirby]

Ola!!

Il me semble que la correction de l'item C est plutôt pour l'item D (on trouve l'Ec).

J'aurai besoin d'aide pour comprendre pourquoi l'item C est faux svp

C) Si le travail d’extraction du césium est de 1,9 eV, alors les photons envoyés par la lampe n’ont pas l’énergie nécessaire pour arracher des électrons

J'ai quand même compté faux l'item car j'ai trouvé 3,1 eV pour l'E de la lampe et je me suis dit que 1,9 < 3,1 donc les photons retournent car ils n'ont pas le seuil minimal.
MAIS je me suis souvenu qu'il peut quand même avoir des électrons arrachés:
" En l’absence de tension (i.e. lorsque la tension est égale à 0) il y a quand même quelques rares électrons qui possèdent une énergie cinétique non nulle, donc il y a un déplacement de quelques électrons. " c'est qui qui dit ca déjà?

Et du coup c'est pour ca que c'est faux? Ou je me trompe?

Je vous mets l'énoncé et la correction au cas où (j'ai compris les calculs)

QCM 8 : Soit une lampe de 𝟓𝟎 𝑾 éclairant avec une longueur d’onde 𝝀 = 𝟒𝟎𝟎 𝒏𝒎 une photocathode de césium. Quelle(s) proposition(s) est(sont) exacte(s) ? (relu et corrigé par le Pr. Legrand)
Données:𝒉 = 𝟔,𝟔.𝟏𝟎!𝟑𝟒 𝑱.𝒔 𝒄 = 𝟑.𝟏𝟎𝟖 𝒎.𝒔!𝟏 𝟏𝒆𝑽 = 𝟏,𝟔.𝟏𝟎!𝟏𝟗 𝑱
A) La lampe délivre 10$> photons par seconde
B) La lampe délivre 6.10$( photons par heure
C) Si le travail d’extraction du césium est de 1,9 eV, alors les photons envoyés par la lampe n’ont pas l’énergie nécessaire pour arracher des électrons
D) Si le travail d’extraction du césium est de 1,9 eV, alors la lampe utilisée arrachera des électrons, qui auront une énergie cinétique 𝐸F ≈ 1,2 𝑒𝑉
E) Les propositions A, B, C et D sont fausses

QCM 8 : AD
A) Vrai : Ici il fallait utiliser la formule de la puissance en isolant n :
𝑃 = 𝑛𝐸 = 𝑛 × h𝑐
𝑛 = 𝑃𝜆 h𝑐
>
𝜆
On remplace ensuite par les valeurs numériques :
𝑛 =
50 × 400.10!Q 6,6.10!/] × 3.10é
Si on simplifie un peu le calcul on peut considérer que 6,6 × 3 = 20, so : 𝑛 = 20000.10!Q
20.10!$^
𝑛 = 10$> 𝑝h𝑜𝑡𝑜𝑛𝑠/𝑠𝑒𝑐𝑜𝑛𝑑𝑒
B) Faux : Problème d’unité, c’est par seconde et non pas par heure
C) Faux : Item un peu long à résoudre donc on va y aller tranquillement :
La formule liant énergie des photons, travail d’extraction et énergie cinétique des électrons est la suivante :
𝐸𝑐 = 𝐸 − 𝑊
𝐸 =h𝑐−𝑊
On peut maintenant remplacer par les valeurs puisqu’on a tout mais ATTENTION ! On demande l’énergie cinétique en eV, alors que la constante de Planck est en J, il faut donc penser à faire la conversion +++ :
6,6.10!/] × 3.10é
𝐸F = 400.10!Q × 1,6.10(Q − 1,9 𝐸𝑐 = 3,1 − 1,9 = 1,2 𝑒𝑉
Donc les électrons ont une énergie cinétique égale à 1,2 eV.D) Vrai
E) Faux


Ty 4 helping

[luluberlu]

Hello ! (again)

La correction des items C et D est bien correcte, la justification de l'item C résout aussi l'item D donc c'était inutile de la mettre pour les 2...

Ensuite tu t'es un peu embrouillé.e dans ton raisonnement avec le travail d'extraction et l'énergie de la lampe. 1,9 eV c'est donc le travail d'extraction de la photocathode, ça veut dire que pour lui arracher un électron, les photons du rayonnement de la lampe doivent avoir une énergie supérieure ou égale au travail d'extraction. Or dans ce cas, tu trouves que l'énergie d'un photon de la lampe vaut 3,1 eV, donc c'est bien supérieur au travail d'extraction, donc le rayonnement est suffisamment puissant pour arracher des électrons à la photocathode.

Par contre attention, il ne faut pas confondre énergie des photons et tension ! C'est le rayonnement UV qui permet d'arracher des électrons à la cathode s'il a une énergie (et donc une fréquence) suffisamment élevée comme on l'a vu plus haut. En revanche, la tension est là pour faire accélérer ou décélérer les électrons, mais en aucun cas elle permet d'arracher les électrons à la cathode.
Si la tension est positive, elle sera un moteur pour les électrons et les aidera à atteindre plus vite l'anode. Si elle est négative, elle sera un frein et ralentira les électrons. Mais même quand la tension est négative, les électrons sont quand même arrachés à la cathode mais n'arrivent pas à atteindre l'anode car la tension est trop négative et les empêche d'avancer (comme si tu avais du vent face à toi qui soufflerait si fort que tu n'arriverais plus à avancer)

Donc si on arrête le rayonnement mais qu'il y a une tenson positive, on n'observera pas de courant car aucun électron ne sera arraché à la cathode.
Par contre si on arrête la tension (donc tension nulle) mais qu'il y a un rayonnement UV qui dépasse la fréquence seuil, on observera un courant car des électrons seront arrachés et iront jusqu'à l'anode.

Désolée pour cette explication assez longue, je voulais que ce soit bien clair pour toi
Est-ce que tu as mieux compris ?

[Kirby]

Merci beaucoup luluberlu pour ta réponse très complète! J'ai compris