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Physique-Chimie

Physique

Effet photoélectrique et enjeux énergétiques

Dans ce cours, Matisse de Studio aborde l'effet photoélectrique et explique l'émission d'un photon. Il explique que tout atome peut émettre un photon, par exemple, un atome de sodium peut émettre un photon d'énergie 2,11 eV. Il explique ensuite comment calculer la longueur d'onde du rayonnement émis en utilisant la relation énergie-longueur d'onde d'un photon, qui est E = h*c/lambda. Il précise que h est la constante de Planck (6,63 * 10^-34 J*s) et c est la vitesse de la lumière (3 * 10^8 m/s). En utilisant cette formule, il calcule que la longueur d'onde est de 589 nanomètres, ce qui correspond à la couleur jaune. Il illustre ce concept d'émission de photons avec un schéma énergétique, montrant comment un atome excité peut se désexciter en émettant un photon avec une certaine énergie et longueur d'onde. Le cours se termine en rappelant l'importance de comprendre la notion de photons et de leur énergie associée dans le contexte des désexcitations d'atomes classiques.

Bonjour à tous, c'est Matisse de Studio. On va commencer à parler de l'effet photoélectrique et pour bien l'intérioriser, on a besoin de comprendre qu'est-ce que l'émission d'un photon. Alors ça concerne toute une classe d'atomes, mais ça peut être par exemple un atome de sodium qui se désexcite en émettant un photon d'énergie 2,11 eV. eV en fait c'est l'électronvolt, c'est une charge particulière que l'on détaillera par la suite. Il faut calculer la longueur d'onde du rayonnement émis. Alors en effet, le photon il a une certaine longueur d'onde qui le caractérise et en fonction de l'énergie de la désexcitation de l'atome, on peut directement en déduire la longueur d'onde qui nous renseigne sur justement ce photon. Pour cela, on va s'aider d'une formule qui est bien sûr à connaître par cœur, c'est la relation énergie-longueur d'onde d'un photon. Alors qu'est-ce qu'elle nous dit ? Elle nous dit que l'énergie du photon qui lui a été transmise, c'est h fois c divisé par lambda. Donc E est égale à h fois c divisé par lambda, c'est ça que l'on retient. Eh bien, h fois c divisé par lambda, ça correspond à quoi ? h, c'est la constante de Planck, c'est une constante donc qui vaut 6,63 10-34 joules secondes. Très bien, et nous les données en général, dans les données, c'est pas le cas ici. c, c'est bien sûr la vitesse de la lumière, la célérité de la lumière, 3 fois 10 puissance 8 mètres par seconde. Et puis divisé par lambda, lambda c'est justement la longueur d'onde du photon en question, exprimée bien sûr en mètres. Voilà cette relation très très cruciale et très importante. Elle peut aussi être écrite E est égale à h nu, nu étant la fréquence du photon, qui est bien sûr égale à c sur lambda, c'est pourquoi les deux formules sont équivalentes. Donc ici, si on a besoin de la longueur d'onde, E est égale à h c sur lambda, donc on en déduit que lambda c'est égal à h fois c divisé par E. L'application numérique nous donne directement lambda qui est égale à 589 nanomètres. Alors 589 nanomètres pour une longueur d'onde, on sait que c'est une longueur d'onde qui est visible et en fait ça correspond à une couleur qui est le jaune. Donc comment est-ce qu'on peut comprendre cette notion d'émission de photons ? On peut faire un petit schéma énergétique juste ici, c'est-à-dire que l'atome en question qui est situé tout d'abord sur un état d'énergie supérieur, c'est-à-dire qu'il est excité, et bien il se situe sur cet état d'énergie supérieur, il peut se désexciter, perdre de l'énergie, donc il perd une quantité d'énergie E en allant en bas du diagramme énergétique. En fait cette énergie il l'a perdue comment ? Il l'a perdue en émettant un photon qui donc transporte cette énergie E, bien sûr il y a une conservation d'énergie juste ici, et donc ce photon il a une énergie E et une longueur d'onde lambda que l'on vient de calculer de 589 nanomètres. Voilà c'est la fin de cette vidéo qui commence à aborder la notion de photons et son énergie qui est associée dans le cadre des désexcitations des atomes classiques. Merci beaucoup d'avoir suivi cette vidéo et puis à bientôt !

Émission d’un photon

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