Question Video: Déterminer le travail de sortie en utilisant un graphique de l’énergie des électrons par rapport à la fréquence des photons Physique • Third Year of Secondary School

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Dans une expérience qui étudie le phénomène photoélectrique, les sources de lumière monochromatiques sont dirigées sur une surface et provoquent une émission de photoélectrons. En utilisant le graphique suivant, trouvez le travail de sortie de cette surface en électronvolts. Utilisez 𝑒 égal à 1,6 fois 10 à la puissance moins 19 coulombs et ℎ égal à 6,625 fois 10 à la puissance moins 34 joule-secondes, et donnez la réponse arrondie à deux décimales près.

Commençons par rappeler la formule du travail de sortie, 𝑊, d’une surface métallique : 𝑊 est égal à ℎ𝑓 moins 𝐸 max, avec ℎ la constante de Planck, 𝑓 la fréquence du photon incident et 𝐸 max l’énergie cinétique maximale du photoélectron.

Notez que les axes du graphique donné montrent les valeurs de 𝐸 max et 𝑓, et nous connaissons déjà la valeur de ℎ. Nous pouvons donc choisir une valeur de coordonnée n’importe où sur la droite tracée pour l’insérer dans cette formule et nous aider à trouver 𝑊. En général, le point le plus facile à utiliser est la fréquence de seuil, 𝑓 zéro, qui est le croisement avec l’axe horizontal du graphique, car 𝐸 max est simplement égal à zéro en ce point. En modifiant la formule pour refléter cela, nous avons 𝑊 égal ℎ fois 𝑓 zéro.

Maintenant, en regardant de près le graphique, nous pouvons voir que la fréquence de seuil est égale à trois fois 10 puissance 14 hertz. Et puisque nous connaissons la valeur de la constante de Planck, nous pouvons utiliser ces deux termes dans la formule du travail de sortie. En faisant cela et en utilisant une calculatrice, nous obtenons une valeur de 1,9875 fois 10 puissance moins 19 joules pour le travail de sortie.

Maintenant, tout ce qui reste à faire est de convertir cette valeur en électronvolts. Pour ce faire, nous devons nous rappeler qu’un électronvolt est égal à 1,60 fois 10 puissance moins 19 joules. Et ainsi, nous pouvons multiplier la valeur du travail de sortie par ce facteur de conversion, qui lui-même est égal à un. Enfin, en arrondissant cette expression à deux décimales près, nous avons notre réponse finale. Nous avons constaté que le travail de sortie de cette surface est de 1,24 électronvolts.