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Vidéo de question : Déterminer le travail de sortie en utilisant un graphique de l’énergie des électrons par rapport à l’énergie des photons Physique

Un laser réglable est utilisé pour éclairer la surface d’un métal avec différentes fréquences de lumière. Au-dessus d’une certaine fréquence de la lumière, des électrons sont émis par la surface du métal. La courbe montre l’énergie cinétique maximale des électrons émise par rapport à l’énergie des photons. Quelle est le travail de sortie du métal ?

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Transcription de vidéo

Un laser réglable est utilisé pour éclairer la surface d’un métal avec différentes fréquences de lumière. Au-dessus d’une certaine fréquence de la lumière, des électrons sont émis par la surface du métal. La courbe montre l’énergie cinétique maximale des électrons émise par rapport à l’énergie des photons. Quelle est le travail de sortie du métal ?

L’idée ici est que nous avons une surface métallique, et que des photons, petits paquets d’énergie lumineuse, arrivent sur ce métal. L’axe horizontal de notre graphique nous montre l’énergie des photons incidents en électron-volts. L’axe vertical de notre graphique nous montre l’énergie cinétique maximale des électrons qui ont été éjectés de la surface du métal. Cette éjection se produit selon ce que l’on appelle l’effet photoélectrique. Lorsque les paquets de lumière, les photons incidents sur notre métal, ont suffisamment d’énergie, ils sont capables de provoquer l’émission d’un électron lorsque le photon est absorbé par le métal.

En regardant notre graphique, une caractéristique intéressante est qu’il existe une gamme d’énergie de photons incidents pour laquelle l’énergie cinétique des électrons émise n’a aucune valeur. Cela nous dit que les photons avec cette gamme d’énergie n’ont pas assez d’énergie pour extraire un électron du métal. Nous pouvons penser à cette quantité d’énergie ici comme l’énergie minimale de photons requise pour rompre les liens qu’un électron pourrait former avec le métal. Ce n’est que si au moins une telle quantité d’énergie est transférée à un électron qu’il peut s’échapper de cette surface. La quantité d’énergie qui doit être transférée à un électron dans un métal pour qu’il échappe à ce métal avec une énergie cinétique de zéro est appelée le travail de sortie du métal.

Nous voulons utiliser notre graphique pour déterminer le travail de sortie de notre métal en particulier. Si nous regardons de près notre axe horizontal, nous voyons qu’entre deux et trois électron-volts, il y a un, deux, trois, quatre plus petits repères uniformément espacés. Chacune de ces marques plus petites indique alors une différence de 0,2 électron-volts. Donc, si nous commençons ici, nous avons 2,0 électron-volts puis 2,2 puis 2,4 puis 2,6 électron-volts. Notre graphique nous montre qu’il s’agit de la plus petite quantité d’énergie d’un photon incident qui peut stimuler l’émission d’un électron. C’est le travail de sortie du métal, que nous avons trouvée être de 2,6 électron-volts.

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