L'effet photoélectrique  : potentiel d'arrêt

1 · Prédire

Une tension retardatrice est appliquée pour repousser les photoélectrons éjectés vers le métal. Quelle tension est nécessaire pour arrêter à peine même les électrons éjectés les plus rapides ?

• La tension d'arrêt ne dépend pas de l'énergie des photons.
• La tension d’arrêt (en volts) est numériquement égale à l’énergie cinétique maximale (en eV) – il faut exactement autant de travail inverse pour arrêter les électrons les plus rapides.
• La tension d'arrêt dépend de la forme de la photocellule et non de la lumière.

2 · Configurer

1. Ouvrez le préréglage du retard photoélectrique et appuyez sur Réinitialiser. La fonction de travail de la photocellule est fixée à 2.0 eV.
2. Activez la lecture du potentiel d’arrêt.
3. Réglez la longueur d'onde de la lumière pour chaque essai et enregistrez le potentiel d'arrêt nécessaire pour arrêter les photoélectrons les plus rapides.

3 · Collecter les données

Tracez V_stop (axe y) par rapport à l'énergie photonique E_γ (axe x) pour vos trois essais.

4 · Analyser

1. Pour un essai, calculez E_γ = hc/λ, puis V_stop = K_max = E_γ − φ en utilisant φ = 2.0 eV (numériquement, puisque 1 eV d'énergie cinétique est arrêté par exactement 1 V de potentiel retardateur). Comparez avec le tableau.
2. Expliquez pourquoi mesurer la tension d'arrêt est une astuce expérimentale astucieuse  : elle lit directement K_max en eV sans avoir besoin de mesurer directement les vitesses des électrons.

5 · Approfondir

1. Si vous traciez V_stop en fonction de la FRÉQUENCE...
2. Quel serait le potentiel d'arrêt pour la lumière avec une énergie photonique inférieure à 2.0 eV ? Auriez-vous même besoin d’un potentiel d’arrêt dans ce cas ?

La physique derrière cette expérience

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