Aspect corpusculaire

L'animation ci-dessus montre l'aspect grain de lumière c'est à dire que la lumière est composée de particules : les photons. Le rayon est porté par les photons ce que l'on observe en ralentissant le débit de la lumière.

Possible ou pas ?

Dans cette première partie de l'expérimentation nous allons essayer de démontrer si le phénomène photoélectrique peut se manifester lors de la projection d'un laser rouge (longueur d'onde 632,8nm) sur une plaque de silicium (fréquence de résonance 10,5 MHz).

D'après le modèle ondulatoire :

L'effet photoélectrique est donc possible !

Quelles énergies en jeu ?

Calculons à présent la quantité d'énergie mise en jeu pour éjecter un électron du silicium.

• Soit l'énergie d'un photo du laser

• Soit l'énergie nécessaire pour arracher un électron sans lui donner d'énergie cinétique

• D'où l'énergie cinétique transférée à l'électron par le photon du laser

(terme négligeable ici)

Pour un électron, on exprime l'énergie cinétique en électronVolt eV.

1 électronVolt est définit comme étant l'énergie cinétique acquise par un électron accéléré depuis le repos par une différence de potentiel de 1 volt : 1 eV = (1 e) × (1 V), où e désigne la charge électrique de l'électron.

Bilan

Le bombardement d'une plaque de silicium par ce laser rouge produira un effet photoélectrique avec arrachage d'électrons possédant une énergie cinétique de 1,96eV.

Nous sommes dans une pièce noire pour réaliser l'expérience. Il n'y a donc aucun électron éjecté de la plaque, le courant électrique est nul.

Nous allons bombarder une plaque de silicium avec un laser d'une longueur d'onde égale à 632.8nm et il devrait se créer un courant électrique puisque la fréquence de résonance du silicium est inférieure à la fréquence du laser. En rencontrant la plaque de silicium, le photon, grâce à son énergie cinétique vient expulser un électron. Ainsi libre, en plaçant un ampèremètre on peut visualiser le courant.

Malheureusement, nous n'avions pas de cellules photovoltaîques.

Montage simple à réaliser:

- une cellule solaire

- 2 pinces crocos

- 1 ampèremètre ou une lampe ou un petit moteur