2.

Photoémission

L’effet photoélectrique est découvert en 1887 par le physicien allemand Heinrich Hertz, lors de ses travaux sur l’électromagnétisme. En 1900, son ancien assistant, Philipp von Lenard, montre que seules les radiations de faible longueur d’onde (ou de fréquence élevée) peuvent provoquer la photoémission, quelle que soit l’intensité du rayonnement incident. Cette caractéristique du phénomène ne peut s’expliquer à la lumière de la physique classique, qui considère le rayonnement électromagnétique comme une onde. Mais en 1905, Albert Einstein parvient à interpréter ces résultats grâce à la théorie des quanta formulée quelques années plus tôt par Max Planck. Il propose en effet de concevoir la lumière comme un flux de particules (les photons), dotées d’une énergie dépendant de la fréquence du rayonnement, et non de son intensité. Ainsi, chaque photon possède une énergie E, telle que E = hν, où h est la constante de Planck et ν la fréquence du rayonnement. Albert Einstein comprend que l’effet photoélectrique se traduit par l’absorption de certains photons par le métal : si l’énergie d’un photon est supérieure à l’énergie liant un électron à un atome du métal, cet électron peut alors quitter son orbitale atomique, acquérant une énergie cinétique et créant un courant électrique. Pour ses travaux sur l’effet photoélectrique, Albert Einstein reçoit le prix Nobel de physique en 1921 et contribue fortement, par ses explications, au développement de la théorie quantique.

L’effet photoélectrique externe trouve sa principale application dans la cellule photoélectrique : des électrons y sont émis par un pôle, appelé la photocathode, lorsque celui-ci reçoit des radiations lumineuses de fréquences appropriées. Sous l’influence d’un champ électrique, les électrons migrent alors vers l’autre pôle, appelé anode. La cellule photoélectrique permet de mesurer des variations d’intensité lumineuse. Le premier modèle est construit en 1890.