PHOTOÉLECTRIQUE EFFET

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Spectrométrie de photoélectrons

Spectrométrie de photoélectrons
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Jonction n-p à l'équilibre à l'obscurité

Jonction n-p à l'équilibre à l'obscurité
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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 Hertz s'aperçut qu'une étincelle jaillit plus facilement entre deux électrodes lorsque celle qui est polarisée négativement est éclairée par une lumière ultraviolette. Ce phénomène put être attribué, dès 1888, par Wilhelm Hallwachs, à l'émission de charges négatives que Philipp Lenard identifia en 1900 avec les électrons que l'on venait de mettre en évidence. Cette découverte de l'émission photoélectrique, et plus tard de ses lois, devait être l'un des arguments les plus forts qui conduisirent divers savants de cette époque, notamment Einstein, à reprendre le schéma corpusculaire utilisé par Newton pour décrire la lumière, mais délaissé à la suite notamment des travaux de Hertz.

Dans le cadre d'une conception purement ondulatoire de la lumière, l'émission photoélectrique ne pourrait commencer que lorsque des électrons ont accumulé suffisamment d'énergie pour vaincre les forces électriques de liaison qui les empêchent de traverser la surface du solide. En fait, l'expérience ne permit jamais de détecter aucun délai entre le début de l'éclairement et le début de l'émission d'électrons. Einstein fit disparaître cette difficulté en utilisant les quanta de Planck pour décrire l'interaction entre la lumière et les électrons. Une lumière de fréquence ν est transportée par des photons d'énergie hν qui sont répartis au hasard dans le faisceau. Dès qu'un électron a absorbé un photon, son énergie passe de sa valeur initiale E0 à E0 + hν et il peut vaincre la barrière de potentiel qui le maintient dans le solide si E0 + hν a une valeur suffisante et si la vitesse de l'électron est convenablement orientée. Dans la théorie initiale d'Einstein, E0 est nul pour tous les électrons. L'énergie minimale, ou seuil photoélectrique, que doit apporter un photon pour éjecter un électron, est [...]


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Pour citer l’article

Pierre VERNIER, « PHOTOÉLECTRIQUE EFFET », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 17 octobre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/effet-photoelectrique/