Chargement de l'audio en cours
Plus

Plus

Exercices Pour s'échauffer/Pour commencer
P.539-541

Mode édition
Ajouter

Ajouter

Terminer

Terminer




Exercices




Savoir-faire - Parcours d'apprentissage

5
12
14

8
DIFF

10
26

23
25
Voir les réponses

Pour s'échauffer

Données

  • Constante de Planck :  J·s
  • Conversion d’unités :  eV  J
  • Célérité de la lumière dans le vide : m·s-1

5
Énergie d’un photon

Calculer en (J) puis en (eV) l’énergie d’un photon issu d’un laser hélium‑néon de longueur d’onde  nm.
Voir les réponses

6
Émission d’un photon

Un atome de sodium se désexcite en émettant un photon d’énergie  eV.

Calculer la longueur d’onde du rayonnement émis.
Voir les réponses

7
Effet photoélectrique

On produit un effet photoélectrique sur un morceau d’étain de fréquence seuil  Hz.

Indiquer ce que l’on observe pour un rayonnement de fréquence et pour un rayonnement de fréquence .
Voir les réponses

8
Fréquence seuil

Le travail d’extraction du cuivre est  J.

Déterminer sa fréquence seuil, fréquence au‑dessus de laquelle on peut observer l’effet photoélectrique.
Voir les réponses

9
Énergie cinétique d’un électron

Pour le calcium, le travail d’extraction est  J.

Déterminer l’énergie cinétique d’un électron extrait par effet photoélectrique d’un échantillon de calcium éclairé par un photon d’énergie  J.
Voir les réponses

10
Cellule photovoltaïque

Représenter la chaîne énergétique associée au fonctionnement d’un panneau photovoltaïque.
Couleurs
Formes
Dessinez ici
Voir les réponses
Voir les réponses

11
Nombre de photons

Une source de lumière de puissance  W émet des photons d’énergie  eV.

Déterminer le nombre de photons émis par seconde.
Voir les réponses

Pour commencer

Énergie d’un photon


12
Énergie d’un photon « visible »

APP : Maîtriser le vocabulaire du cours

Donner un encadrement de l’énergie d’un photon dont la longueur d’onde est comprise dans le domaine visible du spectre des ondes électromagnétiques.
Voir les réponses

13
Photosynthèse

APP : Extraire l'information utile

Les plantes créent de la matière organique à partir du dioxyde de carbone (g) présent dans l’air et de l’énergie lumineuse, ce qui leur permet de pousser.

plante

1. À partir du doc. ci‑dessous, déterminer les longueurs d’onde pour lesquelles les photons sont principalement absorbés par les feuilles.


2. Calculer les énergies des photons utilisés par les plantes vertes au cours de la photosynthèse.


Spectres d’absorption des chlorophylles a et b

PC - chapitre 20 - Effet photoélectrique et enjeux énergétiques - exercice 13 - Spectres d’absorption des chlorophylles
Voir les réponses

Données

  • Constante de Planck :  J·s
  • Conversion d’unités :  eV  J
  • Célérité de la lumière dans le vide :  m·s-1

14
Pointeur laser

RAI/ANA : Construire un raisonnement

À partir des données constructeurs, déterminer le nombre de photons émis en une seconde par cette diode laser.


PC - chapitre 20 - Effet photoélectrique et enjeux énergétiques - exercice 14 - Fiche technique : laser XP34
Voir les réponses

15
Linge « plus blanc que blanc »

REA : Utiliser un modèle

Le terme « fluorescence » dérive de fluorine, un minéral qui présente très fréquemment une fluorescence.
Par fluorescence, une molécule absorbe un photon de longueur d’onde et ré‑émet immédiatement un photon de longueur d’onde supérieure à .
Éclairés par une radiation ultraviolette nm, les électrons du méthylumbelliferone gardent une énergie de eV et ne restituent par rayonnement que le reste.

PC - chapitre 20 - Effet photoélectrique et enjeux énergétiques - exercice 15

1. Calculer l’énergie des photons de la radiation ultraviolette incidente en joule (J), puis en (eV).


2. Compléter le diagramme fourni en indiquant la valeur des écarts d’énergie entre les niveaux : , et .


3. Déterminer la longueur d’onde du rayonnement émis.


4. Le méthylumbelliferone a été la première espèce chimique à être utilisée industriellement dans les lessives pour redonner au linge jauni une blancheur éclatante (on parle d’agent azurant). Expliquer pourquoi le linge apparaît plus blanc sous l’action de cet agent.
Voir les réponses
Voir les réponses

16
Nombre de photons venant du Soleil

VAL : Évaluer et connaître des ordres de grandeur

Par beau temps, le flux lumineux surfacique (ou irradiance) vaut environ kW·m-2 au niveau du sol terrestre. On considère que la longueur d’onde moyenne des photons solaires est de μm.

1. Calculer l’énergie moyenne d’un photon solaire.


2. Calculer l’ordre de grandeur du nombre de photons reçus par un capteur de surface m2 pendant s.
Voir les réponses

Effet photoélectrique


17
Effet photoélectrique en QCM

VAL : Faire preuve d’esprit critique

1. Lors de l’arrachage d’un électron par effet photoélectrique, le travail d’extraction correspond à :

2. Si on observe un effet photoélectrique pour des fréquences supérieures à Hz, alors le travail d’extraction vaut :

3. Deux photons entrent en collision avec une plaque métallique. Celui le plus susceptible d’en extraire un électron est :
Voir les réponses

18
Effet photoélectrique sur le titane

REA : Utiliser un modèle

Pour le titane, le travail d’extraction est eV.

1. Calculer la longueur d’onde seuil du titane.


2. Expliquer ce qui se passe lorsque l’on éclaire une lame de titane par un rayonnement de longueur d’onde nm. Même question pour nm.
Voir les réponses
Voir les réponses

19
Influence des paramètres

RAI/ANA : Lier modèles microscopiques et grandeurs macroscopiques

On réalise deux expériences d’effet photoélectrique sur un matériau donné. La première est réalisée avec un nombre de photons fixé. On note la fréquence seuil. On obtient les graphiques du doc. ci‑contre (en vert) :
  • , énergie cinétique des électrons extraits en fonction de la fréquence du rayonnement ;
  • , nombre d’électrons extraits en fonction de la fréquence du rayonnement.

La seconde expérience est effectuée cette fois‑ci avec une fréquence de rayonnement fixée. Les graphiques correspondant sont donnés dans le doc. ci‑contre (en rouge) :
  • , énergie cinétique des électrons extraits en fonction du flux lumineux surfacique ;
  • , nombre d’électrons extraits en fonction du flux lumineux surfacique.

À l’aide des connaissances acquises sur l’effet photoélectrique, justifier l’allure des quatre courbes obtenues.


Relevés de mesures

PC - chapitre 20 - Effet photoélectrique et enjeux énergétiques - exercice 19 - Relevés de mesures
PC - chapitre 20 - Effet photoélectrique et enjeux énergétiques - exercice 19 - Relevés de mesures
Voir les réponses

Une notion, trois exercices


DIFFÉRENCIATION

20
Effet photoélectrique du zinc ◉◉

APP : Faire des prévisions à l’aide d’un modèle

On place une lame de zinc sous un rayonnement électromagnétique. Pour une fréquence suffisamment grande, des électrons sont extraits du métal.

1. À l’aide du diagramme énergétique, expliquer l’effet photoélectrique observé.


2. Relever l’énergie minimale que doit recevoir un électron pour être extrait du zinc.


3. Calculer l’énergie cinétique d’un électron extrait de la lame de zinc par un photon de longueur d’onde nm.


4. En déduire la vitesse de cet électron.


PC - chapitre 20 - Effet photoélectrique et enjeux énergétiques - exercice 20 - Énergie d'un électron
Voir les réponses

Données

  • Constante de Planck : J·s
  • Célérité de la lumière dans le vide : m·s-1
  • Masse d’un électron : kg
  • Conversion d’unités : eV J

21
Cellule photoélectrique au potassium ◉◉

REA : Appliquer une formule

On dispose d’une cellule photoélectrique au potassium dont le travail d’extraction est de eV. On l’éclaire par un faisceau de deux radiations de longueur d’onde nm et nm.

1. Calculer l’énergie des photons correspondant aux deux radiations et préciser si celles‑ci conduisent à observer un effet photoélectrique.


2. Déterminer la vitesse des électrons arrachés.
Voir les réponses
Voir les réponses

22
Cellule photoélectrique au césium ◉◉◉

RAI/ANA : Construire un raisonnement

On dispose d’une cellule photoélectrique au césium. Seuls les rayonnements de longueur d’onde inférieure à μm permettent l’émission d’électrons.

Calculer la vitesse des électrons libérés lorsque la cellule est éclairée par une lumière monochromatique de longueur d’onde μm.
Voir les réponses
Utilisation des cookies
En poursuivant votre navigation sans modifier vos paramètres, vous acceptez l'utilisation des cookies permettant le bon fonctionnement du service.
Pour plus d’informations, cliquez ici.