L'effet photoélectrique est un phénomène mis à profit pour produire de l'énergie électrique à partir d'énergie de rayonnement. On étudie la vidéo suivante pour aborder en première approche l'effet photoélectrique.


1. Quelles sont les conditions d'extraction des électrons d'une plaque métallique ?

2. Repérer, dans la vidéo, la longueur d'onde de seuil \lambda_0 pour la plaque de sodium utilisée dans la vidéo.

3. Rappeler la relation de Planck, étudiée en classe de Première, liant l'énergie d'un photon E et la fréquence de l'onde électromagnétique associée \nu, ainsi que la relation entre la longueur d'onde \lambda et la fréquence \nu.

4. Calculer l'énergie des photons à la longueur d'onde de seuil \lambda_0.

Les panneaux solaires constitués de cellules photovoltaïques sont l'une des voies envisagées pour réduire la part du nucléaire dans la production d'énergie électrique en France. Ses panneaux reposent sur l'effet photoélectrique.

1. De quels types de matériaux sont composés les panneaux photovoltaïques ?

2. Lorsque de l'énergie lumineuse arrive sur la cellule photovoltaïque, quel comportement adoptent les électrons ?

Le dopage évoqué dans la vidéo par Jamy Gourmaud consiste à introduire des atomes de bore et de phosphore.

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3. Écrire les configurations électroniques des atomes de bore, de phosphore et de silicium.

➜ Tableau périodique en rabat de fin.

4. En déduire le nombre d'électrons appartenant à la couche externe de chaque atome, le nombre de liaisons covalentes pouvant être établies, les doublets non liants et les éventuelles lacunes électroniques.

Dans un cristal de silicium, chaque atome est lié à quatre voisins. Le dopage consiste à remplacer l'un des atomes par un autre atome de bore ou de phosphore.

5. En positionnant un atome de bore entourés de quatre atomes de silicium voisins, préciser si celui-ci a pour effet d'apporter un excès d'électrons ou un déficit d'électrons.

6. En déduire le sens de déplacement des électrons dans le circuit électrique.