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PHOTOÉLECTRIQUE EFFET

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On désigne sous le nom d'effet photoélectrique tous les phénomènes électriques qui sont provoqués par l'action de la lumière sur la matière. L'absorption de lumière par un solide peut entraîner l'éjection d'électrons dans le vide ou dans le milieu qui est en contact avec lui : on parle alors d'émission photoélectrique. L'absorption de lumière peut également augmenter la conductibilité d'un corps : on parle alors de photoconductivité. Certaines chaînes de conducteurs éclairées de façon appropriée font apparaître des forces électromotrices d'où il résulte une transformation directe d'énergie lumineuse en énergie électrique : on parle alors d'effets photovoltaïques. Les effets photoélectriques sont le plus souvent observés dans les solides ; ils peuvent cependant aussi concerner les liquides et les gaz.

Les trois effets que l'on traitera ici, émission photoélectrique, photoconductivité et effet photovoltaïque, ont en commun le processus primaire d'absorption de la lumière. Dans tous les cas, les photons qui transportent l'énergie lumineuse transmettent toute leur énergie à la matière et disparaissent. Ce sont les effets secondaires qui différencient les phénomènes observés. D'autres phénomènes sont parfois considérés comme des effets photoélectriques, par exemple l'effet Compton, les photodésintégrations nucléaires, la photo-ionisation des gaz, ou les événements primaires du processus photographique.

Les effets photoélectriques et, spécialement, l'émission photoélectrique ont présenté une grande importance historique dans la découverte du caractère particulaire de la lumière. Ils sont à la base d'applications techniques nombreuses qui vont de la simple mesure d'un flux lumineux à l'enregistrement d'une image en vue de sa transmission par les canaux de la télévision.

1.  Émission photoélectrique

En 1887, la théorie électromagnétique semblait devoir rendre compte de toutes les propriétés de la lumière. Cependant, dans une expérience sur la production d'oscillations électriques, Heinrich […]

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ATOME

Écrit par :  José LEITE LOPES

Dans le chapitre "Influence de la théorie de la relativité et de la théorie des quanta sur la théorie atomique"  : …  développement quand il a montré que la constante est indispensable à la formalisation de *l'effet photo-électrique. D'après Einstein, ce phénomène est explicable si on considère la lumière comme constituée de particules d'énergie, les photons, dont l'énergie est hν (ν étant la fréquence de la radiation) et la quantité de… Lire la suite
ATOMIQUE PHYSIQUE

Écrit par :  Philippe BOUYERGeorges LÉVI

Dans le chapitre "La quantification de l'énergie"  : …  quand elles étaient irradiées par un rayonnement ultraviolet. Ce phénomène, connu sous le nom *d'effet photoélectrique, ne fut expliqué de façon satisfaisante qu'en 1905 par Einstein, qui supposa que le rayonnement électromagnétique était réellement constitué de quanta, les photons, chacun d'eux possédant une énergie Lire la suite
DIAGRAPHIES, géophysique

Écrit par :  Oberto SERRA

Dans le chapitre "Indice d'absorption photoélectrique"  : …  dans le domaine des basse énergies, à la détermination d'un indice d'absorption photoélectrique* par application de l'effet photoélectrique. Quand un photon gamma de basse énergie (inférieure à 100 keV) entre en collision avec un électron, il est absorbé, communiquant à l'électron la presque totalité de son énergie. Les électrons les plus liés… Lire la suite
EINSTEIN ALBERT (1879-1955)

Écrit par :  Michel PATY

Dans le chapitre "Quantification du rayonnement"  : …  la quantification de l'énergie lumineuse. Il pouvait ainsi, en particulier, expliquer l'effet *photoélectrique, observé antérieurement par Hertz, et prédire la loi du potentiel d'arrêt des électrons émis, qui ne devait être vérifiée, par Millikan, qu'en 1914. Il allait se rendre vite compte que cette « hypothèse des quanta de lumière » était… Lire la suite
LENARD PHILIPP (1862-1947)

Écrit par :  Bernard PIRE

… *Fils d'un marchand de vin, Philipp Lenard naquit à Pozsony (l'actuelle Bratislava en Slovaquie, alors en Hongrie) le 7 juin 1862 dans une famille d'origine tyrolienne. Ses études le menèrent de Budapest à Vienne, Berlin et enfin Heidelberg où il soutint sa thèse en 1886. Assistant de Gustav Hertz à Bonn de 1892 à 1894, il étudia les rayons… Lire la suite
LUMIÈRE

Écrit par :  Séverine MARTRENCHARD-BARRA

Dans le chapitre "Optique corpusculaire, le photon"  : …  polarisation, etc.), mais certains opposaient encore une résistance. Le premier d'entre eux est *l'effet photoélectrique observé par Hertz en 1887 (l'explication en 1905 vaudra à Einstein son prix Nobel de 1921). Lorsqu'on éclaire un métal, on peut lui arracher des électrons et mesurer un courant électrique si l'on ferme le circuit. Il existe un… Lire la suite
MILLIKAN ROBERT ANDREWS (1868-1953)

Écrit par :  Agnès LECOURTOIS

… *Physicien américain né le 22 mars 1868 à Morrison (Illinois) et mort à San Marino (Californie) le 19 décembre 1953. Le prix Nobel de physique lui fut décerné en 1923 pour son étude de la charge élémentaire de l'électron et de l'effet photoélectrique. Après des études à l'université Columbia (New York), à Berlin et à Göttingen (Allemagne), Millikan… Lire la suite
PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Détecteurs de particules

Écrit par :  Pierre BAREYREJean-Pierre BATONGeorges CHARPAKMonique NEVEUBernard PIRE

Dans le chapitre "Compteurs proportionnels à fils"  : …  compteur monofil subsiste pour la détection des rayons X mous. Ceux-ci produisent dans le gaz, par *effet photo-électrique, un électron de faible parcours, libérant un nombre d'électrons proportionnel à l'énergie du photon, qui donnent, après multiplication près du fil, une impulsion proportionnelle à l'énergie dont la résolution est voisine de 13 … Lire la suite
PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Bosons

Écrit par :  Claude COHEN-TANNOUDJIJacques DUPONT-ROCGilbert GRYNBERGBernard PIRE

Dans le chapitre "L'interaction photon-particule"  : …  est décrite en termes d'absorptions, d'émissions ou de diffusions de photons. Ainsi *l'effet photoélectrique, qui correspond à l'ionisation d'un atome sous l'action d'un champ électromagnétique de fréquence ν, est-il le résultat de l'absorption d'un photon d'énergie hν par l'atome qui est porté de son niveau fondamental a à un… Lire la suite
PHOTOVOLTAÏQUE

Écrit par :  Jean-Claude MULLER

Dans le chapitre " Historique"  : …  de ces dispositifs, et ce n'est qu'en 1905 qu'Albert Einstein publie un article convaincant sur *l'effet photoélectrique, ce qui lui a valu le prix Nobel en 1921. Depuis cette date, les recherches n'amenèrent pas de grands progrès, mais, en 1940, Adler, reprenant une idée émise par Garrison en 1923, montre que la tension de circuit ouvert d'une… Lire la suite
QUANTIQUE PHYSIQUE

Écrit par :  Claude de CALAN

Dans le chapitre "Quelques expériences cruciales"  : …  d'ajouter ces aspects quantiques à la théorie classique. Un troisième paradoxe est fourni par *l'effet photoélectrique (cf. effet photoélectrique) : lorsqu'on irradie des atomes par de la lumière, des électrons peuvent être éjectés, mais avec des vitesses qui ne dépendent que de la fréquence de la lumière reçue. Albert Einstein, en… Lire la suite
RAYONNEMENT COSMIQUE - Rayons gamma cosmiques

Écrit par :  François LEBRUNRobert MOCHKOVITCHJacques PAUL

Dans le chapitre "Les techniques d'observation des rayons gamma cosmiques"  : …  détecteur. Un photon gamma de très basse énergie (moins de 0,2 MeV) y est le plus souvent absorbé *(effet photoélectrique), avec émission d'un électron emportant l'essentiel de son énergie. Un photon un peu plus énergétique (de 0,2 à 5 MeV) est plutôt diffusé, avec changement d'énergie (effet Compton) et apparition d'un électron… Lire la suite
SPECTROPHOTOMÉTRIE OPTIQUE

Écrit par :  Dora GRAND

Dans le chapitre "L'analyse ou détection"  : …  . Pour le proche infrarouge (N.I.R.) et l'I.R., selon le domaine spectral étudié, différents *détecteurs photoélectriques sont employés : on peut citer les détecteurs au PbS, InGaAs, CdS (800 nm < λ <  6 μm), InSb (3 μm < λ < 6 μm), HgCdTe (7 μm < λ < 12 μm), GeCu, refroidi à 4 K (6 μm < λ < 20 μm) ; on peut aussi… Lire la suite
SPECTROSCOPIE

Écrit par :  Michel de SAINT SIMON

Dans le chapitre "Détecteurs"  : …  Pour les ultraviolets et le visible, les photomultiplicateurs et les Channeltrons utilisent *l'effet photoélectrique pour ioniser un atome de la photocathode, le photoélectron produisant ensuite, par chocs successifs sur les dynodes, un nombre de plus en plus grand d'électrons secondaires qui, sur l'anode, produisent une impulsion électrique… Lire la suite
SURFACE PHÉNOMÈNES DE

Écrit par :  Jean-François JOANNYJean SUZANNE

Dans le chapitre "Interactions avec les photons"  : …  *Sous l'impact d'un photon de fréquence ν, un électron peut être émis par le matériau (cf. effet photoélectrique), à condition que l'énergie du photon hν soit supérieure à celle de liaison de l'électron El. Ce dernier est alors excité avec une énergie cinétique Ec telle que : L'analyse du spectre en… Lire la suite

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Spectrométrie de photoélectrons Jonction n-p à l'équilibre à l'obscurité

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