Bonjour.
Je suis en terminale générale, spécialité Physique-Chimie.
Il y a un cours au programme intitulé "Interaction lumière matière : effet photoélectrique".
J'ai bien compris l'intégralité du chapitre, sauf un passage qui demeure très mystérieux. En effet, il y est dit : "En dessous d'une certaine fréquence seuil νs, l'effet photoélectrique n'est pas observé, quel que soit l'éclairement ε. Ce fait expérimental est contradictoire avec le modèle ondulatoire de la lumière."
En fouillant bien dans le manuel, j'ai pu lire également : "Modèle ondulatoire : l'énergie lumineuse transférée est proportionnelle à l'éclairement ε et à la durée de l'éclairement Δt : E = KεΔt." Avec ε l'éclairement exprimé en W/.m-2.
Voulant vérifier cette information sur internet, je n'ai rien trouvé qui parlait de l'énergie transmise en fonction de l'éclairement et du temps selon le modèle ondulatoire. J'ai passé une partie de l'après-midi à essayer de chercher une formule qui pouvait s'en rapprocher, en vain. A chaque fois que je cherchais avec les termes "énergie lumineuse", on me renvoyait automatiquement au modèle corpusculaire de la lumière. Impossible de parler d'énergie lumineuse avec l'approche ondulatoire.
La chose la plus proche que j'ai trouvé s'appelle "l’éclairement énergétique" qui quantifie la puissance d'un rayonnement électromagnétique frappant par unité de surface (https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89...erg%C3%A9tique). L'éclairement énergétique s'exprime en W.m-2 comme dans la formule du cours. Mais pas de formule qui pourrait ressembler à celle énoncée dans mon cours reliant énergie, éclairement et temps (peut être que la formule qui est énoncée sur Wikipedia, modifiée un peu, mène à celle du cours ?).
J'ai quelques notions de photométrie qui distingue éclairement, intensité lumineuse, flux lumineux etc.. L'éclairement (en lux ou en W.m-2 également) correspond à la quantité de lumière qui éclaire une surface. Mais quelle différence avec l'éclairement énergétique (2 noms et 2 pages Wikipedia pour la même chose) ? Aucune idée.
J'ai également constaté par l'analyse dimensionnelle de la formule que, si ε est bien l'éclairement en W.m-2, la constance K s'exprimerait en m² et correspondrait à une surface.
Le fait que le modèle ondulatoire est incapable d'expliquer l'effet photoélectrique vient justement de cette formule. Si on considère un éclairement très élevé, on peut en déduire que l'énergie reçue par la plaque métallique peut dépasser le travail d'extraction nécessaire pour extraire un électron du métal. Or l'expérience montre, comme l'énonce mon cours, que l'effet photoélectrique est indépendant de l'éclairement. Je ne comprends pas bien non plus la raison pour laquelle l'effet photoélectrique n'est pas du tout influencé par l'éclairement. L'énergie que reçoit le métal selon le modèle ondulatoire doit amener à son échauffement (énergie sous forme électromagnétique convertie en chaleur lors de l'interaction je suppose), mais pourquoi la chaleur ne permet-elle pas l'extraction d'électrons ? Bon, pour cette question je pense avoir la réponse, même si je voudrais en être sûr : la chaleur reçue est dans l'infrarouge, lequel rayonnement n'est pas suffisamment énergétique pour extraire des électrons.
Bon voilà, j'ai quelques éléments pour essayer de comprendre un peu les choses, mais ça reste très flou. J'aurai donc besoin d'un peu d'éclaircissement (haha).
Je suis un peu parti dans toutes les directions, je vous résume donc les questions que je me pose :
- Pourquoi l'effet photoélectrique est-il totalement indépendant de l'éclairement ?
- Y a t-il une différence entre éclairement lumineux et éclairement énergétique ? (2 pages Wikipedia qui ne disent pas les mêmes choses)
- D'où vient la formule énoncée dans le cours ?
- Et plus généralement, pourquoi ne parle-t-on pas trop d'énergie transmise par un rayonnement électromagnétique lorsqu'on prend l'approche ondulatoire ?
Merci d'avance pour vos retours
Bonne journée.
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Envoyé par jikou 
