Quel est l'effet photoélectrique?
Lorsque la matière est frappée par des ondes électromagnétiques de longueurs d'onde relativement courtes, telles que la lumière ultraviolette ou la lumière visible, ses atomes peuvent émettre des électrons. Ce processus est appelé effet photoélectrique ou, moins communément, effet Hertz . Il se produit parce que les ondes électromagnétiques possèdent une énergie capable de déloger les électrons d'un atome. L’observation de l’effet photoélectrique a permis de clarifier certaines questions relatives à la nature de la lumière et à la nature des atomes. La lumière, a-t-on découvert, peut agir à la fois comme une onde et une particule; La lumière se déplace dans le mouvement des vagues mais peut avoir un impact physique sur les surfaces et même provoquer des modifications mécaniques en délogeant les électrons des atomes.
L'effet photoélectrique est généralement observé lorsque la lumière est projetée sur des surfaces métalliques. Le faisceau de lumière qui brille sur une surface métallique est appelé photocathode , et les électrons qu'il éjecte de l'atome sont appelés photoélectrons . La lumière qui brille sur une surface métallique conductrice peut en réalité provoquer la formation d’un courant électrique, appelé photocourant . Un matériau sensible à la lumière, tel que les métaux susceptibles de véhiculer un courant électrique à cause de la lumière, est appelé substance photosensible .
Le nombre d'électrons éjectés en raison de l'effet photoélectrique est étroitement lié à la fréquence et à l'intensité de la lumière projetée sur la surface du métal. La lumière basse fréquence, qui a une longue longueur d’onde, a tendance à déloger peu, voire aucun, électrons d’une surface métallique. Cela est vrai si la lumière est d'intensité élevée ou faible. À haute fréquence, cependant, la lumière a tendance à déloger beaucoup plus d'électrons, surtout si la lumière est particulièrement intense. Cela signifie fondamentalement que, quelle que soit l'intensité, la lumière rouge ne libère que très peu d'électrons, tandis que la lumière bleue en déloge beaucoup.
L’observation de l’effet photoélectrique a fourni de solides preuves de la nature quantique de la lumière, qui n’avait jusqu’à présent que peu d’appui. Elle appuyait également la théorie de la dualité onde-particule de la lumière à un moment où la plupart des scientifiques pensaient que la lumière se comportait soit comme une particule, soit comme une onde, pas les deux.
La lumière existe dans des particules discrètes appelées photons , qui sont décrites scientifiquement comme des quanta de lumière. Un photon est un quantum de lumière; c'est la plus petite unité de lumière qui peut éventuellement interagir avec autre chose. Une quantité de lumière frappe et déloge des électrons lorsque la lumière est projetée sur une surface métallique; c'est l'effet photoélectrique.