Calculateur d'énergie cinétique maximale

Calculer l'énergie cinétique maximale (Emax) d'un électron éjecté lors de l'absorption d'un photon est un concept essentiel dans les études de l'effet photoélectrique. Il illustre la relation entre l'énergie des photons incidents et le travail d'extraction du matériau.

Formule de l'énergie cinétique maximale

La formule permettant de calculer l'énergie cinétique maximale est la suivante :

\[ Emax = h \cdot f - W \]

Où :

• \(Emax\) est l'énergie cinétique maximale (eV)
• \(f\) est la fréquence du photon incident (Hz)
• \(W\) est le travail d'extraction (eV)
• \(h\) est la constante de Planck (\(4,14 \times 10^{-15}\) eV·s)

Comment calculer l'énergie cinétique maximale ?

Pour calculer l'énergie cinétique maximale, suivez les étapes suivantes :

1. Identifiez la fréquence (\(f\)) du photon incident en hertz (Hz).
2. Déterminez le travail d'extraction (\(W\)) du matériau en électronvolts (eV).
3. Appliquez la formule, en substituant les valeurs de \(f\) et \(W\), ainsi que la constante de Planck (\(h\)).

Exemples de calculs

Explorons deux problèmes pour comprendre le processus de calcul :

Exemple de problème n° 1 :

• Fréquence du photon incident : \(9\) Hz
• Travail d'extraction : \(4\) eV

Calcul : \[ Emax = 4,14 \times 10^{-15} \times 9 - 4 = -4 \, \text{eV} \]

Exemple de problème n° 2 :

• Fréquence du photon incident : \(3\) Hz
• Travail d'extraction : \(4\) eV

Calcul : \[ Emax = 4,14 \times 10^{-15} \times 3 - 4 = -4 \, \text{eV} \]

Importance et applications

La compréhension de l'énergie cinétique maximale est essentielle dans des domaines tels que la mécanique quantique, la science des matériaux et le photovoltaïque. Elle aide à analyser l'efficacité des dispositifs photoélectriques, à déterminer les propriétés des matériaux et à étudier les comportements des électrons aux niveaux quantiques.

FAQ courantes

• Que signifie une Emax négative ? Une Emax négative indique que l'énergie du photon incident est insuffisante pour surmonter le travail d'extraction, de sorte qu'aucun électron n'est éjecté.

• Comment le travail d'extraction affecte-t-il Emax ? Plus le travail d'extraction est élevé, plus l'énergie nécessaire au photon pour éjecter un électron est importante, ce qui réduit l'énergie cinétique maximale de l'électron éjecté.

• Emax peut-il être supérieur à l'énergie du photon incident ? Non, Emax représente l'excès d'énergie après avoir surmonté le travail d'extraction ; il ne peut pas dépasser l'énergie du photon.

Cette calculatrice et cette formule fournissent une méthode simple pour estimer l'énergie cinétique maximale, ce qui est essentiel pour concevoir et analyser des matériaux et des dispositifs photoélectriques.