Calculateur de tension d'arrêt

La tension d'arrêt dans une expérience photoélectrique est la tension minimale nécessaire pour arrêter les photoélectrons les plus énergétiques émis d'une surface métallique. Ce concept est essentiel pour comprendre l'effet photoélectrique, où la lumière provoque l'éjection d'un électron d'un matériau.

Contexte historique

L'effet photoélectrique, observé pour la première fois par Heinrich Hertz en 1887 et expliqué plus tard par Albert Einstein en 1905, démontre la nature corpusculaire de la lumière. L'explication d'Einstein, qui lui a valu le prix Nobel de physique en 1921, utilise le concept de photons pour décrire comment la lumière d'une fréquence suffisante peut éjecter des électrons d'un matériau. La tension d'arrêt est une mesure directe de l'énergie cinétique maximale de ces photoélectrons.

Formule de calcul

La formule pour calculer la tension d'arrêt (\(SV\)) est donnée par :

\[ SV = \frac{KE}{e} \]

où :

• \(SV\) est la tension d'arrêt en volts (\(V\)),
• \(KE\) est l'énergie cinétique maximale des photoélectrons en joules (\(J\)),
• \(e\) est la charge élémentaire d'un électron en coulombs (\(C\)), environ \(1,602176634 \times 10^{-19} C\).

Exemple de calcul

Pour un photoélectron ayant une énergie cinétique maximale de \(3,2 \times 10^{-19} J\) :

\[ SV = \frac{3,2 \times 10^{-19}}{1,602176634 \times 10^{-19}} \approx 2 V \]

Importance et scénarios d'utilisation

La tension d'arrêt est cruciale dans les expériences impliquant l'effet photoélectrique, permettant aux chercheurs de calculer l'énergie cinétique maximale des électrons éjectés. Cette mesure est fondamentale dans l'étude des propriétés électroniques des matériaux, de la physique des semi-conducteurs et du développement de dispositifs tels que les photodiodes et les cellules solaires.

FAQ courantes

1. Qu'est-ce que l'effet photoélectrique ?

   • L'effet photoélectrique est l'émission d'électrons d'un matériau lorsqu'une lumière de fréquence suffisante est projetée sur celui-ci.

2. Comment la tension d'arrêt est-elle liée à l'effet photoélectrique ?

   • La tension d'arrêt est utilisée pour mesurer l'énergie cinétique maximale des électrons éjectés par l'effet photoélectrique, démontrant la nature quantifiée de la lumière.

3. Pourquoi la charge de l'électron est-elle constante dans la formule ?

   • La charge d'un électron est une constante physique fondamentale, représentant la quantité de charge électrique portée par un seul électron.

Ce calculateur rationalise le processus de calcul de la tension d'arrêt, le rendant accessible à des fins éducatives, de recherche et d'applications pratiques en physique et en ingénierie.