Association Marseillaise d'AStronomie

1905 : Une nouvelle vision du monde

Paul Guerrini

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1. Sur un point de vue heuristique concernant la production et la transformation de la lumière

Heinrich Hertz avait découvert, en 1887, que certains métaux éclairés émettaient des électrons, à condition que la fréquence du rayonnement soit supérieure à un certain seuil.

Le nombre d'électrons émis était proportionnel à l'intensité de la lumière, comme on si attendait, mais l'énergie cinétique de chaque électron était indépendante de l'intensité, ce qui était étonnant !

Pour expliquer ce paradoxe Einstein va rompre avec la conception ondulatoire de la lumière. Il propose un retour à la théorie corpusculaire pour comprendre de façon simple l'Effet Photoélectrique.

Einstein postulat que les quanta d'énergie introduit par Planck étaient une caractéristique réelle de la lumière ; l'électron ne peut absorber de l'énergie que par paquets entiers.

Expérience de Millikan
Expérience de Millikan
Un rayonnement intense ne communique pas une énergie plus grande aux électrons car la probabilité pour qu'un même électron soit heurté deux fois est très faible ; mais ce rayonnement fourni un plus grand nombre de paquets d'énergie (photons: dénommés ainsi par le chimiste Gilbert Lewis) à chaque seconde, ce qui excite un plus grand nombre d'électrons.

  • L'énergie des photons est donnée par l'équation :

E = h × ν


Quand un photon heurte un électron à l'intérieur du métal, cet électron absorbe toute l'énergie du photon ; il se dirige alors vers la surface du métal.

Si l'énergie qu'il a acquise est supérieure au travail d'extraction W, l'électron s'échappe du métal. Une fois émis, son énergie cinétique est égale à l'énergie restante :

Ec = h ν - W