Cuestionario: Introduction à l'effet photoélectrique — 10 preguntas

1. Dans une cellule photoélectrique, que représente le courant de saturation ?

A. Le courant nul obtenu lorsque la tension d’arrêt est appliquée

B. La tension minimale nécessaire pour extraire un électron

C. Le rapport entre le nombre d’électrons émis et le nombre de photons reçus

D. Le courant maximal lorsque tous les électrons susceptibles d’atteindre l’anode y parviennent

Answer: (D)

Explicación

Le courant de saturation est le courant maximal observé lorsque tous les photoélectrons pouvant atteindre l’anode y arrivent. Le courant nul correspond au potentiel d’arrêt, pas à la saturation.

2. Quelle constante physique relie l’énergie d’un photon à sa fréquence par la relation E = hν ?

A. La charge élémentaire

B. La masse de l’électron

C. La constante de Planck

D. La célérité de la lumière

Answer: (C)

Explicación

La constante de Planck intervient dans la relation E = hν. La charge élémentaire, la célérité de la lumière et la masse de l’électron jouent d’autres rôles dans les calculs photoélectriques.

3. Comment définit-on le rendement quantique d’une cellule photoélectrique ?

A. Comme le rapport entre la puissance reçue et la tension d’arrêt

B. Comme le rapport entre le courant de saturation et la tension appliquée

C. Comme le rapport entre le nombre d’électrons émis et le nombre de photons reçus par seconde

D. Comme le produit du nombre de photons par la fréquence de la lumière

Answer: (C)

Explicación

Le rendement quantique compare le nombre d’électrons émis au nombre de photons reçus par seconde. Les autres propositions mélangent des grandeurs électriques et radiatives sans correspondre à la définition.

4. Dans le bilan entre la cathode et l’anode, quelle expression traduit l’effet d’une tension U_AC sur la vitesse d’arrivée ?

A. eU_AC = W_0 + 1/2 m_e v_a^2

B. 1/2 m_e v_a^2 = 1/2 m_e V_c^2 + eU_AC

C. 1/2 m_e v_a^2 = 1/2 m_e V_c^2 - eU_AC

D. hc/λ = 1/2 m_e v_a^2 + W_0

Answer: (B)

Explicación

La tension U_AC apporte un terme eU_AC au bilan d’énergie entre l’émission et l’arrivée sur l’anode. La formule avec un signe moins ou les autres relations ne correspondent pas à ce bilan.

5. Pour le césium, dans quel cas l’effet photoélectrique se produit-il ?

A. Lorsque la longueur d’onde incidente est supérieure à 0,62 µm

B. Lorsque la longueur d’onde incidente vaut exactement 0,62 µm

C. Quelle que soit la longueur d’onde incidente

D. Lorsque la longueur d’onde incidente est inférieure à 0,62 µm

Answer: (D)

Explicación

Le seuil du césium est λ_0 = 0,62 µm, et l’effet se produit si λ < λ_0. À λ = λ_0 ou au-delà, l’émission ne se produit pas.

6. Quelle expression permet de calculer l’énergie cinétique maximale d’un électron à partir du potentiel d’arrêt ?

A. E_c,max = hc/λ

B. E_c,max = e|U_0|

C. E_c,max = 1/2 m_e v

D. E_c,max = hν

Answer: (B)

Explicación

L’énergie cinétique maximale est reliée au potentiel d’arrêt par E_c,max = e|U_0|. Les autres expressions correspondent à l’énergie d’un photon ou à une relation cinétique incomplète.

7. Quel bilan énergétique relie l’énergie du photon, le travail d’extraction et l’énergie cinétique maximale des photoélectrons ?

A. hc/λ = W_0 + E_c,max

B. E_c,max = W_0 - hc/λ

C. hc/λ = e|U_0| + W_0

D. E_c,max = hc/λ + W_0

Answer: (A)

Explicación

Le bilan photoélectrique s’écrit énergie du photon = travail d’extraction + énergie cinétique maximale. Les autres écritures inversent les termes ou additionnent des grandeurs qui ne doivent pas l’être.

8. Quelle grandeur correspond à l’énergie minimale nécessaire pour extraire un électron de la cathode ?

A. Le rendement quantique

B. Le travail d’extraction

C. Le potentiel d’arrêt

D. Le courant de saturation

Answer: (B)

Explicación

Le travail d’extraction est l’énergie minimale à fournir pour arracher un électron à la cathode. Le potentiel d’arrêt et le courant de saturation décrivent le comportement de la cellule après émission.

9. Pour le magnésium, quelle condition doit vérifier la fréquence de la lumière pour observer l’effet photoélectrique ?

A. Être égale à la fréquence seuil uniquement

B. Être supérieure à la fréquence seuil

C. Être quelconque si la puissance est suffisante

D. Être inférieure à la fréquence seuil

Answer: (B)

Explicación

L’effet photoélectrique apparaît pour une fréquence supérieure à la fréquence seuil v_0. En dessous du seuil, l’énergie des photons reste insuffisante pour extraire un électron.

10. Avec une puissance P et une fréquence ν, comment calcule-t-on le nombre de photons reçus par seconde ?

A. N_ph = P/(hν)

B. N_ph = Pν/h

C. N_ph = P/e

D. N_ph = hν/P

Answer: (A)

Explicación

Le nombre de photons reçus par seconde est égal à la puissance divisée par l’énergie d’un photon, soit P/(hν). Les autres expressions inversent les grandeurs ou utilisent une relation sans signification physique ici.