Physique-chimie (spécialité) · TerminaleBac
Effet photoélectrique et photon : quiz de Terminale
Publié le 6 novembre 2026 · Mis à jour le 6 novembre 2026 · Signaler une erreur
L'essentiel
- Éclairé par une lumière adaptée, un matériau peut libérer des électrons ; cela exige une fréquence au moins égale à un seuil propre au matériau.2
- Un photon donne toute son énergie à un électron : une part sert à l'arracher, le reste devient énergie cinétique.2
- Ce qui fixe l'énergie des électrons libérés, c'est la fréquence de la lumière, pas la force de l'onde.3
- Einstein propose en 1905 des quanta de lumière, appelés photons à partir de 1926.3
- Ce quiz couvre les définitions, le bilan d'énergie, l'histoire et les deux types d'effet (externe et interne).
Avant de commencer
Ce quiz vérifie que tu maîtrises l'effet photoélectrique et la notion de photon, telle qu'elle est abordée en Terminale spécialité dans le chapitre « Ondes et signaux ». Le programme demande de décrire l'effet photoélectrique, ses caractéristiques et son importance historique, puis de l'interpréter qualitativement et d'établir un bilan d'énergie.1 Tu y croiseras des questions de définition, de raisonnement, de calcul simple et d'histoire des sciences.
Lis chaque énoncé en entier, réponds sans regarder le cours, puis lis l'explication même quand tu as juste : elle précise l'erreur tentante et rattache la réponse à un fait d'histoire ou de physique à retenir.
Quiz
16 questions · correction immédiate · ton score reste sur ton appareil.
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L'effet photoélectrique désigne d'abord le fait qu'un matériau éclairé libère des électrons.2 La production de lumière par un courant est le phénomène inverse, ce n'est pas l'effet photoélectrique ; la diffusion et le ralentissement de la lumière ne concernent pas l'émission d'électrons.
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C'est faux : ce paramètre est la fréquence de l'onde, l'amplitude n'intervient pas.3 L'erreur tentante vient de l'intuition ondulatoire (plus l'onde est forte, plus elle donne d'énergie), mais l'effet photoélectrique la contredit.
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Le seuil de fréquence dépend du matériau.2 L'intensité, la durée ou la distance ne le modifient pas : on les évoque souvent par erreur parce qu'elles changent la quantité de lumière reçue, alors que le seuil porte sur la fréquence.
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Toute l'énergie du photon est transmise à l'électron : une part sert à l'extraire, l'excédent devient énergie cinétique.2 On calcule donc eV. Ajouter les deux valeurs (6,3 eV) est l'erreur tentante : le travail d'extraction est dépensé, il ne s'ajoute pas à l'énergie cinétique.
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Lorsque l'effet se manifeste, toute l'énergie du photon est transmise à l'électron ; une énergie minimale est nécessaire pour l'extraire et l'excédent est transmis sous forme d'énergie cinétique.2 La quatrième proposition est fausse : un partage aléatoire ne correspond pas à cette description. Une absorption partielle relève d'un autre phénomène, la diffusion Compton.2
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En 1905, Einstein fut le premier à attribuer la quantification de l'énergie à la lumière elle-même, sous forme de quanta localisés.3 Il n'a pas affirmé que la lumière ne transporte pas d'énergie, et son explication ne repose pas sur un échauffement du matériau.
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C'est faux. Une théorie semi-classique, où la matière est quantifiée mais la lumière reste un champ électromagnétique classique, explique déjà l'existence d'un seuil et le lien entre énergie de l'électron et fréquence : cet effet ne démontre donc pas à lui seul que le photon existe.3 Il reste pourtant un moment clé de l'histoire de l'idée de quantification de la lumière.3
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Il faut une énergie minimale pour extraire l'électron, et toute l'énergie du photon est transmise à l'électron.2 Ici 3,1 eV < 4,3 eV : l'énergie est insuffisante, donc aucune émission, ce qui correspond à une fréquence sous le seuil.2 Soustraire dans l'autre sens (1,2 eV) donnerait une énergie cinétique pour une situation où l'électron n'est pas extrait ; additionner (7,4 eV) n'a pas de sens physique.
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Einstein a prédit une dépendance linéaire de l'énergie des électrons avec la fréquence ; Robert Andrews Millikan l'a confirmée expérimentalement en 1916.3 Hertz date de 1887 et a découvert le phénomène ;2 Planck est lié à l'étude du rayonnement du corps noir, point de départ de l'idée d'Einstein ;3 Becquerel date de 1839.2
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C'est vrai. L'effet interne a lieu dans un semi-conducteur : un électron est excité dans la bande de conduction, ce qui donne en général un courant, mesuré pour détecter la lumière (photodiode) ou récolté pour fournir de l'électricité (cellule photovoltaïque).2 C'est le thème du chapitre suivant.
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L'énergie du photon se partage entre l'extraction de l'électron et son énergie cinétique.2 On a donc eV. Soustraire (1,2 eV) revient à inverser le sens du bilan : le photon doit fournir à la fois l'extraction et l'énergie cinétique.
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Le Nobel de 1921 récompense Einstein pour ses apports à la physique théorique, en particulier la loi de l'effet photoélectrique.3 La mesure des charges élémentaires, associée à l'effet photoélectrique, vaut à Millikan son prix de 1923.3 Le rayonnement du corps noir est le sujet de Planck, dont Einstein est parti.3
Les questions qu'on se pose
Pourquoi une lumière très intense ne suffit-elle pas à extraire des électrons si sa fréquence est trop basse ?
Il existe un seuil de fréquence, propre au matériau, que la mécanique classique ne prévoyait pas ; c'est la physique quantique qui l'explique.2 De plus, la fréquence de l'onde, et non son amplitude, détermine l'énergie des électrons émis.3 Augmenter l'intensité ne remplace donc pas une fréquence suffisante : chaque photon doit apporter, à lui seul, l'énergie minimale d'extraction.2
Comment rédiger un bilan d'énergie au bac sur l'effet photoélectrique ?
Pars de l'idée que toute l'énergie du photon passe à l'électron : une part extrait l'électron, l'excédent devient énergie cinétique.2 Écris donc , convertis les grandeurs dans une même unité, puis isole l'inconnue. Si , conclus qu'il n'y a pas d'émission, sans calculer d'énergie cinétique négative.
L'effet photoélectrique prouve-t-il que la lumière est faite de particules ?
Il conduit à introduire le caractère particulaire de la lumière,1 et Einstein l'a expliqué avec des quanta d'énergie dès 1905.3 Pourtant, une théorie semi-classique, où seule la matière est quantifiée, rend aussi compte du seuil et du lien entre énergie et fréquence : cet effet ne suffit donc pas, seul, à démontrer l'existence du photon.3 Retiens la nuance : c'est un argument historique majeur, pas une preuve à lui seul.
Sources
- Annexe — Physique-Chimie spécialité, cadrage thématique et contenus, Ministère de l'Éducation Nationale. Consulté le 6 novembre 2026.
- Effet photoélectrique, Wikipédia. Consulté le 6 novembre 2026.
- Photon, Wikipédia. Consulté le 6 novembre 2026.
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