Cellule photoélectique

[invited4a7ff69]

Bonjour,

Voici un exercice que je n'arrive pas à résoudre:

Une cellule photo électrique c'est à dire une enceinte transparente sous vide dans laquelle la cathode est constitués par une mince couche de sodium déposée sur le verre et un circuit que l'on peut mettre sous tension variable. Le courant est généré par les photons arrivant sur la cathode.
Lorsque la cathode est éclairée par un rayonnement de lambda= 3,250.10^-7m, le courant s'annule lorsqu'une tension antagoniste de V=-1.91 volts est appliquée.

1) Calculer l'énergie cinétique et la vitesse d'extraction des électrons expulsés pour V = 0.
2) Quelle est l'énergie d'extraction d'un électron du sodium?
3) Quel est le domaine de longueurs d'onde permettant d'extraire un électron du sodium.

Pour la question 1) je ne vois pas comment faire avec ces données..
Pour la question 2) je pense à e*V=1,6.10^-19 * 1,91= -3,056.10^-19J
Bref je n'arrive pas à m'en sortir! Merci pour votre aide!
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[invitea3eb043e]

Tu as la succession de 2 phénomènes :
1) L'extraction de l'électron sous l'effet de l'énergie du photon h.nu ; cette énergie se sépare en 2 termes ; une énergie d'extraction pour faire sortir l'électron + de l'énergie cinétique quand il sort, soit 1/2 m Vo² où Vo est la vitesse à la sortie de la cathode
2) Le transfert de l'électron de la cathode au potentiel U vers l'anode supposée au potentiel zéro. A l'anode la vitesse est V1 et la conservation de l'énergie donne 1/2 m Vo² + q U = 1/2 m V1²

Tu vois donc que pour une certaine valeur de U la vitesse V1 sera nulle et le courant aussi. Ca te donne Vo et ensuite tu en déduis l'énergie d'extraction.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Imaginez un photon qui communique toute son énergie à un électron. Calculez l'énergie d'un photon de la longueur d'onde donnée. Transformez-la en eV. (E=hf).
Imaginez que le plus chanceux de ces électrons voit cette énergie transformée en tant que vitesse dans la direction perpendiculaire à la surface. S'il n'y avait pas le "travail de sortie", "travail d'extraction", "work fonction" (ou "énergie d'extraction" pour vous), l'électron quitterait le métal avec l'énergie communiqué par le photon.
Mais pour qu'un électron quitte un métal, il doit franchir une "marche" de l'ordre de l'électron-volt (variable suivant le métal et l'état de la surface), ce qui fait que l'électron sort du métal avec l'énergie communiqué par le photon moins le "travail de sortie".
Il continuera sa course à l'extérieur jusqu'à ce qu'il arrive, par exemple sur l'autre électrode. Mais si l'autre électrode est polarisé trop négativement, l'électron sera freiné et s'arrêtera avec d'y parvenir. Dans ce cas il n'y aura pas de courant dans la cellule.
Dans votre cas on vous indique la tension qui faut donner pour arrêter tout juste les électrons.
Cette tension correspond à l'énergie que les électrons les plus chanceux ont à la sortie du métal: 1,91 eV.
Au revoir.

[invited4a7ff69]

Merci pour votre attention!

Cela m'a permis d'y voir plus clair, cependant je ne suis pas sûre de moi:

La vitesse des électrons vaut 0.328 m/s en prenant la formule de jeanpaul: 1/2 m Vo² + q U = 1/2 m V1².
D'où l'énergie cinétique vaut 4,8.10^-32 J. aven E_c= (1/2) mv²
L'énergie d'extraction vaut 6,11.10^-19 J car c'est égal à l'E-photon - l'E_cin. Cependant d'après LPFR j'aurais tendance à dire qu'elle vaut 3,06.10^-19 J.
Du coup je patauge!...

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6dffde4c]

Re.
Moi je trouve que l'énergie du photon et donc, l'énergie cinétique de l'électron avant la sortie du métal, vaut 3,82 eV. Donc, après la sortie elle vaut 3,82 – 1,91 = 1,91 eV.
Et je trouve franchement dégueulasse, de la part du prof, de donner ces valeurs numériques qui peuvent prêter à confusion.
A+

[invitea3eb043e]

Sans faire de calculs, je puis te dire qu'un électron qui va à la vitesse d'un piéton, ça ne colle pas.