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Un rayon de lumière monochromatique de fréquence 𝑓 tombe sur une surface de fréquence critique 𝑓 indice c. Si 𝑓 est inférieur à 𝑓 indice c, lequel des énoncés suivants est vrai à propos des électrons à la surface ? (A) En augmentant le nombre de photons, le nombre d’électrons libérés augmente. (B) En augmentant le nombre de photons, le nombre d’électrons libérés diminue. (C) Aucun électron ne quitte la surface. (D) Aucune des réponses n’est correcte.
Nous pouvons répondre à cette question en rappelant que la fréquence critique, également appelée fréquence de seuil, est une propriété d’un métal. Cela donne la fréquence minimale d’un photon incident qui peut surmonter le travail de sortie de ce métal et induire l’effet photoélectrique.
Ainsi, si les photons incidents ont une fréquence qui est supérieure ou égale à la fréquence de seuil, l’effet photoélectrique sera induit et des électrons seront émis à partir de la surface métallique. Cependant, si les photons incidents ont une fréquence inférieure à la fréquence de seuil, l’effet photoélectrique ne sera pas induit et aucun électron ne quittera la surface.
On nous dit dans la question que la fréquence, 𝑓, du rayon de lumière monochromatique est inférieure à la fréquence critique de la surface, 𝑓 indice c. Donc, il semble que la bonne réponse est l’option (C) : aucun électron ne quitte la surface. Cela signifie que nous pouvons éliminer l’option (D). Mais considérons rapidement les options (A) et (B).
Puisque 𝑓 est inférieur à 𝑓 indice c, augmenter le nombre de photons n’aura aucun effet sur le nombre d’électrons libérés. Les photons auront toujours la même fréquence 𝑓. Et comme celle-ci est toujours inférieure à la fréquence de seuil, 𝑓 indice c, l’effet photoélectrique ne sera pas induit et aucun électron ne quittera la surface. Cela signifie donc que nous pouvons éliminer les options (A) et (B). Par conséquent, la bonne réponse doit être l’option (C). Si des photons de fréquence 𝑓 inférieure à 𝑓 indice c sont incidents à une surface métallique, aucun électron ne quittera la surface.
