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Figures et liens utiles pour la compréhension de la matière

Chapitre 8


Le rayonnement de corps noir et courbes de radiance spectrale

Tout corps, de par sa température, émet un rayonnement électromagnétique dont la distribution en fonction de la longueur d'onde dépend de sa température, selon sa courbe de "radiance spectrale".

Le sommet de la courbe, pour chaque température, appelé pic d'émission, peut se calculer par la loi du déplacement de Wien.

La portion émise dans chaque domaine de longueurs d'onde respecte la proportion de l'aire sous la courbe correspondant à ce domaine.

Pour le Soleil (image du bas, ci-contre), la proportion de lumière visible est importante, et le pic d'émission se trouve à environ 504 nm (dans le vert).

La lumière du Soleil est assez blanche parce que la répartition de l'énergie émise, dans le visible, est assez équilibrée. Pour une source lumineuse plus froide (voir le graphique du haut), il y a toujours plus d'énergie émise dans l'extrémité du rouge que dans celle du violet, ce qui donne une lumière jaunâtre ou même rougeâtre.

(L'échelle verticale de ces graphiques est l'échelle de la luminosité (en fonction de la longueur d'onde), mais peut être vue comme une échelle arbitraire servant à comparer la densité d'énergie émise dans chaque domaine de longueur d'onde.)


L'effet photoélectrique

Un photon incident est absorbé par l'électron d'un atome et l'énergie absorbée par cet électron permet d'une part d'arracher l'électron de son atome (travail d'extraction), et ensuite d'expulser cet électron avec une certaine vitesse (énergie cinétique).

Un potentiel ajustable permet de produire un champ et freiner l'électron pour l'empêcher de rejoindre l'autre électrode du circuit.

Le potentiel minimal permettant de repousser les électrons (potentiel d'arrêt) trouvé dès la disparition du courant permet de connaître l'énergie cinétique des photoélectrons.


Le travail d'extraction pour différents éléments sujet à l'effet photoélectrique

Certains atomes du tableau périodique sont sujet à l'effet photoélectrique, d'autres non. Parmi les plus couramment observés, on trouve les atomes suivants (avec l'énergie requise pour arracher un électron, en électronvolts).

Élément

f (eV)

Aluminium 4,10
Béryllium 4,98
Cadmium 4,08
Césium 2.14
Cuivre 4,70
Étain 4,42
Fer 4,70
Indium 4,09
Magnésium 3,66
Plomb 4,22
Potassium 2,29
Sodium 2,36
Titane 4,33