Chapitre 9

Chapitre 9:
Les débuts de la théorie quantique

9.1 Le rayonnement du corps noir
•Divers objets placés dans un four
émettent tous une lueur de même
couleur apparente.
•Un corps noir idéal est un corps qui
absorbe et tout le rayonnement
incident (Exemple: petite ouverture
dans une enceinte).
•Le rayonnement du corps noir est le
rayonnement émis par un corps noir.
Le spectre de ce rayonnement ne
dépend pas de la nature du matériau
mais uniquement de sa température.

4
44
0
8 2 4
Émission
Émission & absorbtion
5.67 10 o
IT
I T T
W m K
L IA
3
max 2.898 10 o
mK
T
Loi de Stefan-Boltzmann:
à mesure que la température
augmente, l’intensité du
rayonnement augmente comme
la quatrième puissance de la
température.
Loi du déplacement spectral de Wien: plus la
température est élevée, plus la longueur
d’onde associée au maximum de la
distribution du rayonnement est courte.
5
34
81
6.626 10
Hyp.:
hc kT
hc
ue
h J s
E hf
Loi du rayonnement de Planck:
fonction donnant la densité d’énergie en
fonction de la longueur d’onde. Cette loi est
basée sur l’hypothèse que l’énergie est
quantifiée (E = hf), h est la constante de
Planck.

9.2 L’effet photoélectrique
• L’effet photoélectrique est l’émission
d’électrons par une surface métallique
éclairée.
• Le courant est proportionnel à l’intensité
de la lumière mais indépendant de la
longueur d’onde de la lumière.
•Les électrons sont émis avec une vitesse
initiale de sorte qu’il faut appliquer une
tension négative Vo, appelée potentiel
d’arrêt, pour annuler le courant.
• Le potentiel d’arrêt est indépendant de
l’intensité lumineuse mais directement
proportionnel à la fréquence de la
lumière; foest la fréquence de seuil en
dessous de laquelle il n’y a pas
d’électrons émis.

Hypothèse de Einstein: La lumière est quantifiée
et l’énergie des quanta de lumière (les photons)
est E = hf. Dans le processus de photoémission,
un seul photon cède toute son énergie à un seul
électron. L’énergie cinétique des électrons est
égale à l’énergie d’un photon moins le travail
d’extraction Ф nécessaire pour extraire les
électrons du métal. Seuls les photons ayant une
fréquence (énergie) supérieure à la fréquence de
seuil f0peuvent produire des photoelectrons. Le
travail d’extraction varie selon le matériau utilisé.
max 0
00
0
,
: travail d'extraction
:fréquence de seuil
K hf hf
eV h f f
f