Qu'est-ce que le calculateur de l'effet photoélectrique ?
Cet outil s'appuie sur l'équation photoélectrique d'Einstein pour déterminer l'énergie cinétique maximale des électrons arrachés à une surface métallique lorsqu'une lumière d'une fréquence donnée la frappe. Quand un photon d'énergie \(hf\) percute le métal, une partie de cette énergie (le travail d'extraction \(\varphi\)) sert à libérer l'électron, et le reste se transforme en énergie cinétique de cet électron.
Comment l'utiliser
Saisissez la fréquence de la lumière incidente en hertz (la notation scientifique du type 1.0e15 est acceptée) ainsi que le travail d'extraction du métal en électron-volts (eV). Le calculateur affiche l'énergie cinétique maximale en eV et en joules, l'énergie du photon, et la fréquence seuil en dessous de laquelle aucun électron n'est émis.
La formule expliquée
L'équation de référence est $$KE_{max} = hf - \varphi$$ où \(h = 6{,}62607015\times10^{-34}\ \text{J}\cdot\text{s}\) est la constante de Planck, \(f\) la fréquence de la lumière et \(\varphi\) le travail d'extraction. Pour raisonner en eV, on divise l'énergie du photon exprimée en joules par la charge élémentaire \(1{,}602176634\times10^{-19}\ \text{J/eV}\). La fréquence seuil vaut \(f_0 = \varphi/h\), obtenue en posant \(KE_{max}\) égale à zéro.
Exemple résolu
Pour une lumière de fréquence \(f = 1{,}0\times10^{15}\ \text{Hz}\) éclairant un métal dont \(\varphi = 2{,}3\ \text{eV}\) : énergie du photon $$hf = 6{,}62607015\times10^{-19}\ \text{J} \approx 4{,}136\ \text{eV}$$ On obtient alors $$KE_{max} = 4{,}136 - 2{,}3 \approx 1{,}836\ \text{eV}$$ La fréquence seuil est $$f_0 = \frac{2{,}3 \times 1{,}602176634\times10^{-19}}{6{,}62607015\times10^{-34}} \approx 5{,}56\times10^{14}\ \text{Hz}$$
FAQ
Que se passe-t-il si \(KE_{max}\) est négative ? Une valeur négative signifie que l'énergie du photon est inférieure au travail d'extraction : aucun électron n'est alors émis.
L'intensité a-t-elle un rôle ? Pas sur l'énergie cinétique — seule la fréquence compte. Une intensité plus forte arrache davantage d'électrons, mais n'augmente pas leur énergie.
Qu'est-ce que la fréquence seuil ? C'est la fréquence minimale capable d'arracher un électron ; en dessous, la lumière ne produit aucun photoélectron, quelle que soit son intensité.
