FORMULES de PHYSIQUE
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PHOTON
-photon
Le photon est l’un des 4 bosons-véhicules de la théorie quantique des champs (TQC)
Une particule induite (une charge électrique) interagit avec l'une de ses consoeurs (autre
charge électrique) grâce à l'intermédiaire d'une particule (un médiateur, nommé photon)
qui enclenche une force d'interaction entre elles
On distingue diverses appellations de photons, selon la fréquence de leur onde porteuse :
--si fréquence entre 2.108 et 3.1011 Hertz, ce sont des photons de microondes
--si fréquence entre 3.108 et 4.1014 Hertz, ce sont des photons d’infrarouge
--si fréquence de 4.à 8.1014 Hertz >> photons de lumière (le photon = quantum de lumière)
--si fréquence entre 1015 et 1016 Hertz, ce sont des photons de l'ultra violet
--si fréquence = 1016 à 1019 Hertz, ce sont des photons X
--si fréquence > 1019 Hertz, ce sont des photons gamma
La masse du photon est mph = h.H0 /c² donc de l'ordre de 10-69 kg. Il s'agit d'une masse théorique au repos, ce qui est évidemment paradoxal puisque le photon bouge
Il est évident que la masse du photon n'est pas nulle -comme on le lit trop souvent- car qui peut prétendre qu'un quelconque objet visible et interagissnt n'ait pas de masse, alors que c'est justement celle-ci qui justifie sa présence formelle ?
La durée de vie moyenne du photon est de 10-20 seconde
On estime à 1089 le nombre de photons présents dans l'univers actuel
La photoélectricité est une transformation d'énergie lumineuse en énergie électrique
L'effet photoélectrique est une transformation d'énergie lumineuse en énergie
électrique (un photon d'un rayonnement électromagnétiqiue arrache un électron
d'un métal)
Pour un métal donné, l’émission électronique ne commence que pour une valeur
suffisante d'énergie, dite seuil photoélectrique
En outre, si le photon dispose d’une énergie Es(de seuil) il peut causer la création d'une paire (particule + antiparticule) Mais ces 2 dernières s'annihileront presqu'immédiatement
(pour recréer un autre photon ! (sans doute après avoir pris un peu d'énergie au vide")
SEUIL PHOTOÉLECTRIQUE
Sur un métal donné, l'arrivée d'un photon provoque une distribution énergétique >>
-un dégagement de chaleur (négligeable)
-une énergie cinétique (mv²/ 2)
-une énergie de création d'une autre particule (éventuellement)
-une énergie servant à l'extraction d'un électron
Cette dernière doit donc vaincre la liaison que l'électron présente avec son hôte
et le photon ne pourra l'arracher que moyennant un minimum énergétique dit
«seuil photoélectrique»
La longueur d'onde correspondante est spécifique de chaque métal >>>
Exprimée en 10-5 mètre, c'est :
Pt(1,9)—Ag(2,7)—Cu(2,9)—Zn(3,7)—Na(5,2)—Ca(6,5)
On peut aussi raisonner en fréquence (de seuil photoélectrique)
Comme la fréquence est νseuil = We/ h et que λ = νs / c
où We(J) est l'énergie nécessaire pour extraire le photon du métal et h est la constante de Planck (6,62606876.10-34J-s)
On exprime le seuil en fréquences :
-pour le zinc (# 1015Hz, donc l'ultraviolet)
-pour le césium (νseuil # 4.1014 Hz, donc le rouge)
-pour les alcalins (νseuil # 6.1014 Hz, donc le vert)
-pour le baryum (νseuil # 5.1014 Hz, donc le vert-bleu )
L'émission électronique n'est pas fonction de l'intensité (P') du rayonnement
La sensibilité photoélectrique est le rapport entre: quantité de photons émergents et
incidents dans l’effet photoélectrique