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République algérienne démocratique et populaire Ministère de l’enseignement sup

République algérienne démocratique et populaire Ministère de l’enseignement supérieure et de la recherche scientifique Université Djilali Bounaama de Khemis Miliana Faculté des sciences et de la technologies Département des science des sciences de la matière Université Djilali Bounaama Mémoire de fin d’étude En vue de l’obtention d’un diplôme de master en physique théorique Spécialité de la physique Théme : Devant le jury composé de : Mohammed Diaf encadreur Présenté par :Makhlouf Amira 1 la relation entre l’effet photoélectrique ,l’effet Compton ,rayonnement de corps noir Année universitaire 2020-2021 Remerciement: A la fine de ce travail, je dédie ce travail à mes parents, qu'm'ont encouragé à réussir et à me motiver pour plus d'efforts et pour fournir le meilleur et le meilleur, et j'adresse un salit spécial et des remerciements au professeur Diaf car il supporter et supporter dans la présentation de cette humble travail, Aussi; je n'oublie pas mon chat est resté avec moi et m'accompagné tout au long de ce travail comme étant, elle était la seule sociable. Table des matières 2 1_Introduction générale Chapitre1 :l’effet photoélectrique Références et source Chapitre2 :l’effet Compton Références et source Chapitre3 :le rayement de corps noir Référence et source Conclusion Introduction: 3 Dans ce travail, nous allons découvrir trois phénomènes très importante en la mécanique quantique et la mécanique représente dans l'effet photoélectrique et l'effet Compton ainsi, le rayonnement de corps noir, montrent seulement que l'échange d'énergie, l'interaction entre la matière et le rayonnement est discontinu en se faisant par quanta, la constante découverte par planche est liée a l'existence de ces échanges discontinus d'énergie. Nous expliquerons ces phénomènes, les mécanismes de leur apparition, et les caractéristiques qui distinguent chaque phénomène de l'antre. Dans le premier chapitre mous parlerons de l'effet photoélectrique et de son mécanisme d'apparition, tandis que le deuxième chapitre, nous aborderons uniquement l'explication du l'effet Compton, piailleur dans le troisième chapitre nous saurons et parlerons de toute ce qui comprend le rayonnement de coprs noirs, afin de conclure à la fin le résultat on le résumé de ces derniers jusqu'à ce qui il devienne clair de voir. Chapitre 1 : 4 1- L'effet photo électrique: En physique: l'effet photo électrique (EPE) désigne en premier lieu l'émission d'électrons par un matériau soumis à l'action de la lumière par extension, il regroupe parfois l'ensemble des phénomènes l'électrique d'un matériau provoquées par l'action de la lumière. On distinguer alors deux effets; des électrons sont injectés du matériau (émission photoélectrique) et une modification de la conductivité du matériau (photoconductivité, effet photo voltaïque lorsqu'il est en œuvre au sein d'une cellule photo voltaïque, effet photo électrochimique, effet photo résistif). Lorsque l'EPE se manifeste, toute l'énergie du photon incident se transmet à l'électron des couches profondes, une quantité d'énergie minimale est nécessaire pour extraire. L'électron de l'atome, l'énergie excédentaire est transmise à l'électron sons forme l'énergie cinétique. Une absorption partielle est caractérisée par la diffusion Compton. Définition: 5 L'effet photoélectrique est un phénomène physique durant lequel un matériau, généralement métallique, émet des électrons ceci peut se produire lorsque le matériau est exposé à la lumière ou un rayonnement électromagnétique de fréquence. Suffisamment élevée; ce seuil de fréquence, non prévu par la mécanique classique, dépend du matériau. Consultations expérimentales de l'émission photoélectrique: 1- Les électrons ne sont émis que si la fréquence de la lumière est suffisamment élevée et dépasse une fréquence ce limite appelée fréquence seul. 2- Cette fréquence seuil dépend du matériau et est directement liée à l'énergie de liaison des électrons qui peuvent être émis. 3- Le nombre d'électrons émis par unité de temps, lors de l'exposition à la lumière, qui détermine l'intensité du courant, électrique, est proportionnel à l'instant l'intensité de la source lumineuse. 4- La vitesse des électrons émis ne dépend pas de l'intensité de la source lumineuse. 5- L'énergie cinétique des électrons émis dépend linéairement de la fréquence de la lumière incidente. 6- Le phénomène, d'émission photoélectrique se produit, dans un délai extrêmement petit inférieur à 10-9 s après l'éclairage, ce qui rend le phénomène quasi instantané. Interprétation et explication: 6 Cet effet-ne peut pas être explique de manière satisfaisante lorsque l'on considère que la lumière est une onde, la théorie acceptée à l'époque (avant le modèle d'Einstein en 1905) qui prend, permet d'expliquer la plupart des phénomènes dans lesquels la lumière intervient, tel l'optique, et qui était traduite mathématiquement par la théorie de Jmes Cherk maxwell. En effet, si l'on considère la lumière comme une onde, en augmentant sen intensité et en attendant suffisamment longtemps, on devrait pourvoir, fournir suffisamment d'énergie au matériau pour en libérer les l'électrons, l'expérience montre que l'intensité lumineuse n'est pas le seul paramètre, et que le transfert d'énergie provoquant la libération des électrons ne peut se faire qu'à partir d'une certaine fréquence. L'interprétation d'Einstein, l'absorption d'un photon, permettait d'expliquer parfaitement toutes les caractéristiques de ce phénomène, les photons de la source lumineuse possèdent une énergie caractéristique déterminée par la fréquence de la lumière, lorsqu’un électron du materions absorbe un photon et que l'énergie de celui- ci est suffisante, l'électron est éjecté; sinon l'électron ne peut s'échappe du matériau. Comme augmenter l'intensité de la source lumineuse ne change pas l'énergie des photons mois seulement leur nombre, on comprend aisément que l'énergie des électrons émis par le matériau ne dépend pas de l'intensité de la source lumineuse. Après l'absorption du photon par l'atone, le photoélectron émis à une énergie. Ee=Eg−Eb Ou: Eb: est lénergie de laissions du photoélectron et E y: l'énergie du photon absorbé. 7 L'effet photoélectrique domine aux faibles énergies, mois la section efficace croit: Rapidement avec le numéro atomique Z: G PE Z n Eg3.5 ou n varie de 4 à 5 A des énergies et des numéros atoniques oui ce processus est emportait, l'électron émis est absorbé sur une distance, très courte de telle m'arriéré que toute son énergie est enregistrée dans le détecteur, les rayons x qui sont émis dans la réorganisation du cortège électronique à la suite, de l'émission de l'électron également absorbés dans le milieu. Dans la littérature, "Radiation on colo gy physiques: AH and book for teachers and stridents, E, B, podgarsak", il est également possible de trouver cette équation. G PE Z 4 Eg3 Equation: L'énergie d'un photon est caractérisée par la formule E = hu, hypothèse passée par Planck, E correspond à l'énergie du photon a (lettre grecque nu) est la fréquence et h est la constante de Planck qui vaut 6,626076x10-34 J.S on constante que l'énergie du photon est proportionnelle à la fréquence et varie don en fonction de la couleur. Discussion: La démonstration d'Einstein est fondée sar l'hypothèse d'élections liés à des atomes indépendants à l'intérieur d'un métal. On saut maintenant que les électrons forment un plasma on à la fréquence de l'onde, électromagnétique, le problème est donc complexe. Applications: 8 Effets photoélectrique externe: un tube photomultiplicateur (PMT en anglais) est une application directe de cet effet, l'électron crée par le rayonnement incident est ensuite multiplié grâce à un système de dynodes, à tension progressive. Effets photoélectrique interne: il se déroule dans un semi-conducteur c'est l'excitation d'un électron dans la bonde de conduction qui donne en générale lieu à un courant, celui-ci peut être mesuré pour servis de détecteurs (photodiode, cellule photoélectrique) ou récolté pour fournir de d'électricité, (cellule photovoltaïque). Notes et références: 1- H. Hert Z, Ammlen des physik, 33, 1887, P983. 2- Monyit kumor (trad, de l'anglais), le Grand Roman de la physique quantique; Einstein, Bohr et le déport sur la nature de la réalité, Paris, Flammarion, 2012, 636P. (Is BN 978-2-08-128276-6). 3- Pour "ses services à la physique théorique, et spécialement pour so découverte de la lai de l'effet photoélectrique" voir (en) personnel de redaction, "the Nobel prize in physics 1921", foundation Nobel, 2010. (Consulté le 15 Juin 2010): "for his services to theoretical physics, and especially for hisdisconery of the lam of the photoélectrique effet". 4- Muse historique de berue. Chapitre 2: 9 2_L’effet compton En physique, la diffusion Compton (aussi appelées effet Compton) est une diffusion élastique (repérant sur la conservation de l'énergie cinétique globale du système étudié) lorsque l'on considère un électron libre mais inélastique pour un électron lié, ce phénomène est observé lorsque un photon incident entre en collision avec un électron faiblement lié) d'un atone, au cours de ce processus, l'électron est éjecté de l'atome, qui est done ionisé tandis qu'un photon est diffusé, Arthur Compton a, en 1923, observé l'allongement de la longueur d'onde du photon dans atte diffusion effet auquel on a attribué son nom: l'effet Compton. L'expérience de Compton devient l'ultime observation qui convainquit la plu port des physiciens que la lumière peut se comportes comme un faisceau de partiales dont l'énergie est proportionnelle à la fréquence (ou inversement à la longueur d'onde), cet effet est important en physique car il a démontré que la lumière ne peut pas être uniquement décrite comme une onde. Principe théorique: Considérons un photon venant de la gauche et se d'érigent vers la droite avec une impulsion ⃗ P1 et une énergie E=P1c, le photon est diffusé par un uploads/Science et Technologie/ la-relation-entre-l-x27-effet-photoelectrique.pdf