Programme

Physique-Chimie (Spé) — Ondes et signaux

Le photon

Dualité onde-particule, effet photoélectrique, énergie E=hν

Résumé synthétiqueFiche en 4 sectionsQuiz de 10 questionsGratuit, sans pub

Résumé

Le photon est le quantum d'énergie lumineuse, à la fois onde et particule. L'énergie d'un photon est $E = h\nu = \dfrac{hc}{\lambda}$, avec $h = 6{,}63\times 10^{-34}\ \mathrm{J\cdot s}$ la constante de Planck, $\nu$ la fréquence et $\lambda$ la longueur d'onde. L'effet photoélectrique (Einstein, 1905) montre que la lumière arrache des électrons à une surface métallique seulement si la fréquence dépasse un seuil $\nu_0$ : chaque photon transfère toute son énergie à un électron. L'énergie cinétique de l'électron émis est $E_c = h\nu - W$ ($W = $ travail d'extraction). Ce phénomène ne s'explique pas par le modèle ondulatoire classique. La dualité onde-particule est au cœur de la physique quantique : la lumière se comporte comme une onde (interférences, diffraction) et comme un flux de particules (effet photoélectrique).

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Questions fréquentes

Les points clés à retenir sur Le photon, extraits du quiz de révision.

L'énergie d'un photon est :
Réponse :
$E = h\nu$
$E = h\nu = \dfrac{hc}{\lambda}$ avec $h$ la constante de Planck et $\nu$ la fréquence. C'est la relation fondamentale du photon.
La constante de Planck $h$ vaut :
Réponse :
$6{,}63\times 10^{-34}\ \mathrm{J\cdot s}$
$h = 6{,}63\times 10^{-34}\ \mathrm{J\cdot s}$. C'est une constante fondamentale de la physique quantique.
L'effet photoélectrique dépend de :
Réponse :
La fréquence de la lumière
L'effet photoélectrique a un seuil en fréquence : si $\nu < \nu_0$, aucun électron n'est émis, quelle que soit l'intensité. C'est la fréquence qui compte.
Le bilan d'énergie de l'effet photoélectrique est :
Réponse :
$h\nu = W + E_c$
$h\nu = W + E_c$ : l'énergie du photon sert d'abord à extraire l'électron ($W = $ travail d'extraction), le reste est converti en énergie cinétique $E_c$.