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Corrigé 2015 :

Détails: Catégorie : Interférences lumineuses

5.1 Définition : l'effet photoélectrique est l'émission d'électrons par un métal convenablement éclairé.

5.2.1 La fréquence seuil est la fréquence minimale de la radiation incidente qui produit l'effet photoélectrique.

5.2.2 a) Le travail d'extraction est l'énergie minimale à fournir au métal pour extraire un électron de celui-ci.

b) La relation qui existe entre la fréquence $\nu$ de la lumière, l’énergie cinétique maximale des

électrons EC et le travail d’extraction $W_{ext}$ est : $Ec = h\upsilon - W_{ext}$

c) Valeur du travail d’extraction Wext et de la fréquence $\nu_s$

On a : $E_{c1} = h\nu- Wext$ et $E_{c2} = 1,5 h\nu -Wext\Rightarrow Wext=\frac{Ec_{2}-1,5Ec_{1}}{0,5}$ : AN : Wext = 3,3eV

La valeur de la fréquence seuil : Wex= $h\nu_s\Rightarrow \nu_s =\frac{Wex}{h}$ ; AN : $\nu_s=8,0.101^{14}Hz$

5.3.1 Réaction de fusion nucléaire = réaction au cours de laquelle des noyaux légers fusionnent pour donner un ou des noyaux lourds.

5.3.2 Identification de la particule $^{A}_{Z}X$

On applique la loi de conservation du nombre de nucléons et celle de la charge à l’équation nucléaire

$^{2}_{1}H+^{3}_{1}H\longrightarrow ^{4}_{2}He+^{A}_{Z}X$ , soit 2+3 = 4 + A et $1+1 = 2+ Z\Rightarrow A =$ 1 et Z =0

d’où $^{A}_{Z}X=^{1}_{0}n$ = neutron

5.3.3 a) Energie libérée lors de la formation d’un noyau d’hélium.

$\Delta E=\Delta m.C^2$ avec $\Delta m$ variation de masse ; soit

$\Delta m=m(^{4}_{2}He)+m(^{A}_{Z}X)-m(^{2}_{1}H)+m(^{3}_{1}H))$ .

AN : $\Delta E = - 17,6 MeV$ = $- 2,8.10^{-12} J$ ; le signe négatif indique que l’énergie est fournie à l’extérieur.

b) Energie fournie lors de la formation de 1 kg d’hélium

$\Delta E^\prime$ = nombre de noyaux d’hélium x Energie libérée par la formation d’un noyau d’hélium

$\Delta E^\prime=\frac{\textrm{masse d'h\'{e}lium}}{\textrm{masse d'un noyau d'h\'{e}lium}}\times\textrm{\'{E}nergie lib\'{e}r\'{e}e par la formation d’un noyau d'h\'{e}lium}$

AN : $\Delta E^{\prime} = - 3,9.10^ 8MJ$

Masse de pétrole qui fournirait la même quantité d’énergie :

$m_{p}=\frac{\Delta E^{\prime}}{42}=9,3.10^6$ kg soit plus de 9300 tonnes de charbon ;

La masse de charbon qui fournirait la même quantité d'énergie est considérable devant celle d’hélium.

c) W représente de l’énergie cinétique.

Fréquence du rayonnement $\gamma$ : E(rayonnement)= $h\nu$ d’où l’on tire $\nu=-\frac{2,5\Delta E}{100h}$

AN : = $\nu 1,0.10^{20}$ Hz

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