1. Le problème:
* La théorie des ondes classiques de la lumière ne pouvait pas expliquer pourquoi:
* Les électrons n'ont été émis par une surface métallique que lorsque la lumière au-dessus d'une certaine fréquence de seuil était brillante, quelle que soit l'intensité de la lumière.
* L'énergie des électrons émises était indépendante de l'intensité de la lumière mais dépendait de sa fréquence.
2. Hypothèse quantique d'Einstein:
* Einstein a proposé que la lumière n'était pas seulement une vague mais pourrait également se comporter comme un flux de paquets d'énergie discrets appelés photons (ou quanta légers).
* L'énergie d'un photon est directement proportionnelle à sa fréquence, comme décrit par l'équation:
e =hν
où:
* E est l'énergie du photon
* H est la constante de Planck (une constante fondamentale en mécanique quantique)
* ν est la fréquence de la lumière
3. Expliquer l'effet photoélectrique:
* Fréquence de seuil: L'énergie minimale nécessaire pour éjecter un électron à partir d'un métal est appelée fonction de travail (φ). Un photon avec de l'énergie inférieur à la fonction de travail ne peut pas éjecter un électron, quelle que soit l'intensité de la lumière. Seuls les photons avec de l'énergie égaux ou supérieurs à la fonction de travail peuvent éjecter des électrons. Cela explique la fréquence seuil:
hν ≥ φ
* Énergie électronique: L'énergie de l'électron émis (énergie cinétique, KE) est égale à la différence entre l'énergie du photon et la fonction de travail:
ke =hν - φ
Cela explique pourquoi l'énergie cinétique des électrons émises dépend de la fréquence de la lumière, et non de son intensité.
4. Impact et signification:
* Les travaux d'Einstein ont fourni des preuves solides de la nature quantique de la lumière, démontrant que la lumière peut agir à la fois comme une onde et une particule.
* Cela a conduit à une révolution en physique, ouvrant la voie au développement de la mécanique quantique et à ses applications dans de nombreux domaines, y compris des lasers, des transistors et de l'électronique moderne.
En résumé, l'explication par Einstein de l'effet photoélectrique:
* a utilisé le concept de photons - Paquets discrets d'énergie lumineuse.
* a expliqué la fréquence de seuil - L'énergie minimale nécessaire pour éjecter un électron.
* a montré comment l'énergie cinétique électronique se rapporte à la fréquence des photons - Pas d'intensité légère.
Cette brillante application de concepts quantiques a établi une base pour notre compréhension de l'interaction de la lumière et de la matière au niveau atomique.
