Vidéo question :: Déterminer le travail de sortie en utilisant un graphique de l’énergie des électrons en fonction de la longueur d’onde des photons Physique

Transcription de la vidéo

La courbe montre l’énergie cinétique maximale des photoélectrons lorsque différents métaux sont éclairés par une lumière de différentes longueurs d’onde. Quel métal a le travail de sortie le plus faible ? Quel métal a le travail de sortie le plus élevé ?

Alors, sur notre graphique, cet axe vertical étiqueté énergie des électrons indique l’énergie cinétique maximale des photoélectrons. Un photoélectron est un électron qui est éjecté de la surface d’un métal après avoir absorbé un photon incident. On pourrait dire que l’électron est éjecté après avoir été libéré par l’énergie du photon. C’est l’énergie cinétique maximale de tels photoélectrons qui est indiquée sur notre axe vertical. Nous voyons que cela est tracé en fonction de la longueur d’onde du rayonnement incident.

Pour les cinq courbes, c’est-à-dire les cinq métaux indiqués sur ce graphique, la courbe atteint une valeur de longueur d’onde maximale pour laquelle l’énergie cinétique des électrons éjectés est nulle. Pour chaque métal, c’est à ce stade que le rayonnement entrant est juste assez énergétique pour provoquer la libération d’électrons du métal. C’est donc la quantité minimale d’énergie nécessaire pour chaque métal pour la formation d’un photoélectron.

Les deux parties de notre question portent sur ce qu’on appelle le travail de sortie du métal. Le travail de sortie est simplement la quantité d’énergie que nous avons considérée, l’énergie minimale nécessaire pour éjecter un électron de la surface d’un métal. Pour répondre à la question de savoir quel métal a le travail de sortie le plus faible, nous pourrions penser que nous choisirions le métal avec la longueur d’onde maximale la plus basse.

Ici, il faut cependant faire attention. Nous rappelons que l’énergie d’un photon est égale à la constante de Planck fois la vitesse de la lumière dans le vide, c’est-à-dire la vitesse du photon, divisée par la longueur d’onde du photon. Nous savons alors que l’énergie des photons est inversement proportionnelle à la longueur d’onde des photons. Cela nous indique que le métal avec le travail de sortie le plus faible sera en fait celui avec la plus grande longueur d’onde maximale. C’est, nous le voyons, le césium. Parce que le césium a la plus grande longueur d’onde maximale pour laquelle un photon incident stimulera l’éjection d’un électron, il nécessite donc le moins d’énergie pour éjecter un électron de sa surface par rapport aux autres métaux. Le métal avec le travail de sortie le plus faible est le césium.

Dans la partie suivante de notre question, nous voulons savoir quel métal a le travail de sortie le plus élevé. Grâce à notre relation inverse entre l’énergie des photons et la longueur d’onde, nous savons que le métal avec le travail de sortie le plus élevé correspondra au métal avec la longueur d’onde maximale la plus basse qui entraînera l’éjection d’un électron. Cette longueur d’onde maximale la plus basse est d’environ 250 nanomètres et correspond au métal sélénium. Le sélénium nécessite donc plus d’énergie que les autres métaux pour éjecter un électron de sa surface. Il a le travail de sortie le plus élevé.