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Résumé de cours

Le photon et l'effet photoélectrique Physique-Chimie · Tle · Les Génies des Sciences · geniesdessciences.com

Ce résumé condense l’exigible du chapitre. Une expérience historique — un métal éclairé émet des électrons — que seul le modèle particulaire de la lumière explique : c’est ce qui a valu son prix Nobel à Einstein.

Le photon

Énergie d’un photon

$E = h\nu = \frac{hc}{\lambda}$

h = 6,63 × 10⁻³⁴ J·s, c = 3,00 × 10⁸ m·s⁻¹, ν en Hz, λ en m, E en J. Le photon a une masse nulle et se déplace à c dans le vide.

L’électronvolt

1 eV = 1,60 × 10⁻¹⁹ J — l’unité adaptée à l’échelle atomique. Réflexe : convertir en joule avant tout calcul.

L’effet photoélectrique

Un métal éclairé émet des électrons, à deux conditions près :

Chaque photon interagit avec un seul électron : le transfert d’énergie est « tout ou rien ».
Le travail d’extraction $W_0$ est l’énergie minimale pour arracher un électron — caractéristique du métal.
En dessous de la fréquence seuil $\nu_0$ , aucun électron n’est émis, quelle que soit l’intensité lumineuse : c’est le fait inexplicable par le modèle ondulatoire.

Bilan d’énergie

$h\nu = W_0 + E_{c,\max} \qquad W_0 = h\nu_0$

L’énergie du photon sert d’abord à extraire l’électron ; l’excédent devient énergie cinétique. Énergies en J (ou en eV, de façon cohérente).

Le piège central du chapitre

Augmenter l’intensité lumineuse augmente le nombre d’électrons émis (plus de photons), jamais leur énergie cinétique maximale — celle-ci ne dépend que de la fréquence. Et ne pas confondre ν (fréquence) et v (vitesse).

Sur le graphique $E_{c,\max} = f(\nu)$ : une droite de pente $h$ qui coupe l’axe des fréquences en $\nu_0$ — c’est ainsi qu’on mesure la constante de Planck.

La cellule photovoltaïque

Un photon absorbé dans le semi-conducteur libère un électron : la cellule convertit l’énergie lumineuse en énergie électrique.

Rendement

$\eta = \frac{P_{\text{électrique}}}{E \cdot S}$

Sans unité. E : éclairement en W·m⁻² (attention, ici E n’est pas une énergie), S : surface de la cellule en m².

Applications de l’interaction photon-matière

À savoir citer : capteurs de lumière (photodiodes), cellules photovoltaïques, DEL (le sens inverse : un électron émet un photon), spectroscopies (UV-visible, IR).

Et la conclusion attendue sur la nature de la lumière : elle n’est ni « une onde » ni « des particules » — chaque modèle décrit certains phénomènes (diffraction et interférences pour l’onde, effet photoélectrique pour le photon).

Exercices corrigés

Exercices — Le photon et l'effet photoélectrique

Effet photoélectrique, exercices de terminale : énergie d'un photon, travail d'extraction, fréquence seuil, cellule photovoltaïque. Corrigés pas à pas.

Gratuit

Ce chapitre au bac 2026

Il est tombé dans ces exercices de la session 2026, corrigés en ligne question par question :

Bac 2026 Amérique du Nord — Jour 1 : exercice 2, L’effet photoélectrique et ses applications (6 points)
Bac 2026 Centres étrangers — Jour 1 : exercice 1, Étude d’une harpe électrique au service des abeilles domestiques (11 points)

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