terminales.examen.sn

Vous êtes ici : Accueil

1997 : Comptage de photons :Principe du photomultiplicateur

Détails: Catégorie : Exercices du BAC

Vous êtes ici : Physique atomique>1997 : Comptage de photons :Principe du photomultiplicateur

Données : Constante de Planck $h=10^{-34}J.s$

Célérité de la lumière $c=3.0.10^{8}m/s$

Masse de l'électron $m_{e}$ $=$ $9,1.10^{-31}kg$

Charge élémentaire $\left\vert e\right\vert =1,6.10^{-19}C$

$1eV=1,6.10^{-19}C$

L'énergie minimale nécessaire pour extraire un électron de la photocathode émissive d'une cellule photoélectrique est. $W_{0}=2,254$ $eV$ .En déduire la longueur d'onde $\lambda _{0}$ dans le vide, correspondant au seuil photoélectrique.

1. Une source monochromatique S de longueur d'onde $\lambda =0,275$ µm éclaire la cathode de celle cellule. Sans calcul, donner la valeur numérique de l'énergie cinétique maximale $E_{Cmax}$ . d'un électron émis, en la justifiant.

Quelle serait sa vitesse d'éjection $V_{0}$ ?

2. S, supposée ponctuelle, émet dans toutes les directions avec une puissance totale $P=0,1W$ . La cathode assimilable à une portion de sphére de rayon $R=2m$ a une surface $S=1cm^{2}$

2.1. Déterminer la puissance $P\prime$ captée par la cathode et en déduire le nombre de photons $N$ qu'elle a reçu au bout du temps t=1 seconde.

2.2. Le rendement quantique de la cellule, que l'on dfinira par ailleurs, étant $r=0,5\%$ , calculer la valeur de l'intensité du courant de saturation $I_{s}$

3. Ce photo courant étant faible, on procéde à une amplification grâce à un photomultiplicateur. Dans cet appareil, ci-contre représenté, un photon arrive sur la cathode $(C)$ identique à celle précédemment étudiée et éjecte un électron. Cet électron est accélérè entre la cathode et une première anode appelée dynodes $D_{1}$ . Le choc violent sur $D_{1}$ arrache k électrons secondaires.

Ces k électrons frappent une deuxième dynodes $D_{2}$ et chacun d'eux ibérent k nouveaux électrons secondaires ... jusqu'à la dynodes n $D_{n}$ . Les électrons éjectés de cette derniére dynodes arrivent sur l'anode A, ce qui permet d'avoir la possibilité de mesurer à l'aide d'un montage, le courant amplifié. Pour $n=9$ dynodes et k=4 électrons secondaires,

EXAMEN.SN V2.0 © RESAFAD SENEGAL Creative Commons License - Avenue Bourguiba x rue 14 Castors, Dakar (Sénégal) - Tél/Fax : +221 33864 62 33