Qu'est-ce que le calculateur de l'effet photoélectrique ?
Cet outil applique l'équation photoélectrique d'Einstein pour déterminer l'énergie cinétique maximale des électrons arrachés à la surface d'un métal lorsqu'une lumière d'une fréquence donnée vient le frapper. Reposant sur des constantes physiques fondamentales, ce calculateur est universel : il fonctionne partout, quels que soient le pays ou le système de mesure.
Comment l'utiliser
Saisissez la fréquence de la lumière incidente en unités de ×10¹⁴ Hz (la lumière visible se situe environ entre 4 et 7,5 ×10¹⁴ Hz) ainsi que le travail de sortie \(\Phi\) du métal en électronvolts (eV). Le calculateur vous indique alors l'énergie du photon, l'énergie cinétique maximale des électrons, la fréquence seuil et précise si une émission a effectivement lieu.
La formule expliquée
L'équation centrale est
$$KE = \frac{h \cdot \left(\text{Frequency} \times 10^{14}\right)}{e} - \text{Work Function }\Phi$$, où \(h\) désigne la constante de Planck (6,626×10⁻³⁴ J·s), \(f\) la fréquence de la lumière et \(\Phi\) le travail de sortie. Un photon transporte une énergie \(E = h \cdot f\). Si cette énergie dépasse \(\Phi\), l'excédent se transforme en énergie cinétique de l'électron ; dans le cas contraire, aucun électron n'est éjecté. La fréquence seuil vaut \(f_0 = \Phi / h\).
Exemple concret
Pour \(f = 10 \times 10^{14}\) Hz (soit 1,0×10¹⁵ Hz) et \(\Phi = 2{,}3\) eV : énergie du photon
$$E = \frac{h \cdot f}{e} = \frac{6{,}626 \times 10^{-34} \times 1{,}0 \times 10^{15}}{1{,}602 \times 10^{-19}} \approx 4{,}136 \text{ eV}$$On obtient
$$KE_{max} = 4{,}136 - 2{,}3 \approx 1{,}836 \text{ eV}$$La fréquence seuil est
$$f_0 = \frac{2{,}3 \times 1{,}602 \times 10^{-19}}{6{,}626 \times 10^{-34}} \approx 5{,}56 \times 10^{14} \text{ Hz}$$Comme l'énergie du photon dépasse le travail de sortie, des électrons sont bel et bien émis.
FAQ
Que se passe-t-il si l'énergie du photon est inférieure au travail de sortie ? Aucun électron n'est éjecté : Ec_max est affichée à 0 et la mention « Électron émis ? » indique Non.
Pourquoi exprimer les fréquences en ×10¹⁴ Hz ? Les fréquences de la lumière visible et proche du visible avoisinent 10¹⁴ Hz ; cette échelle permet donc de manipuler des valeurs d'entrée commodes.
L'intensité lumineuse a-t-elle une importance ? L'intensité influence le nombre d'électrons émis, mais pas leur énergie cinétique maximale : seules la fréquence et le travail de sortie déterminent Ec_max.
