Nouveau ! Découvrez Nomad'IA : le savoir de nos 400 profs + la magie de l'IA
Le photon
Dans le modèle particulaire, un photon associé à un rayonnement monochromatique de fréquence ν ou de longueur d'onde $\lambda$ dans le vide possède des caractéristiques spécifiques.
Propriétés du photon
- possède une masse nulle
- se déplace à la vitesse $\rm \bf{c = 3,00\cdot 10^8 ~m.s^{-1}}$ dans le vide
- a une énergie $\rm \bf{E = h \times \nu}$ avec $\rm E$ en J, $\rm h$ constante de Planck $\rm = 6,63\cdot 10^{-34}~ J.s$ et $\nu$ fréquence en Hz.
Effet photoélectrique
Quand un métal est exposé à la lumière, des électrons peuvent être éjectés de la surface du métal ce phénomène est appelé effet photoélectrique.
Travail d'extraction
Le travail d'extraction, $\rm W_{extraction}$, est la valeur minimale de l'énergie nécessaire à fournir à un matériau pour en extraire un électron. La valeur de $\rm W_{extraction}$ dépend du métal.
$$\rm W_{extraction} = h \times \nu_{seuil~extraction}$$
Conservation de l'énergie
L'énergie du photon incident est égale à la somme du travail d'extraction du métal et de l'énergie cinétique du photoélectron émis :
$$\rm E_{photon} = h \times \nu_{photon} = W_{extraction} + E_c$$
$$\rm = W_{extraction} + \dfrac{1}{2} \times m_{électron} \times v^2_{max}$$
Application de l'interaction photon-matière
Les principales applications incluent la cellule photoélectrique, la diode électroluminescente, et la cellule photovoltaïque.
Rendement d'une cellule photovoltaïque
Le rendement d'une cellule photovoltaïque se calcule selon la formule :
$$\rm η = P_{électrique} / P_{lumineuse} = E_{électrique} / E_{lumineuse}$$
