Effet photoélectrique – Quelle est la probabilité d’une absorption de photons par un électron?

Dan

Effet photoélectrique – Quelle est la probabilité d’une absorption de photons par un électron?


Est-il exact que

chaque photon au-dessus de la fréquence de seuil est absorbé par un électron

Quelle est la probabilité d’une absorption de photons par un électron? Peut-on donner un exemple quantitatif?

Réponses


 John Rennie

La photoémission se déroule en deux étapes:

  1. un électron absorbe un photon. Cela produit un électron se déplaçant dans la même direction que le photon d’origine, c’est-à-dire dans la majeure partie du métal

  2. l’électron rétrodiffuse les autres électrons du réseau ou transfère son énergie à d’autres électrons. Dans les deux cas, cela produit un électron se déplaçant dans la direction opposée, c’est-à-dire vers la surface métallique et finalement hors du métal

Le rendement pour l’étape 1 est proche de 100%. Nous pouvons mesurer cela expérimentalement car c’est exactement ce principe qui est utilisé dans un tube photomultiplicateur. Dans un PMT, une feuille de métal très mince est utilisée. Ainsi, lorsqu’un électron absorbe un photon, il traverse la feuille de métal et sort de l’autre côté. Cette conception signifie qu’aucune diffusion n’est nécessaire pour que l’électron d’origine s’échappe. L’efficacité du PMT peut approcher 100% dans des conditions idéales.

Le rendement pour l’étape 2 est absolument horrible. L’expérience montre que seulement un sur

dix5

à

dix6

les photons produisent un photoélectron. Cela ne devrait pas être surprenant car la diffusion d’un électron dirigé vers le bas dans la masse d’un métal est un processus aléatoire et la probabilité qu’il produise un électron dirigé dans la direction opposée avec suffisamment d’énergie pour s’échapper est très faible.

Dan

Merci pour la réponse. . . . J’ai donc deux autres questions: 1. Est-ce que cela signifie qu’une partie (la plupart?) Des électrons qui ont absorbé un photon ne sont pas les photoélectrons émis par la cathode? 2. Est-il exact de dire que la section efficace pour l’émission photoélectrique est déterminée par l’interaction électron-électron plutôt que par l’interaction photon-électron (« Le rendement pour l’étape 1 est presque 100% »)?

John Rennie

@Dan: oui, 99,99 à 99,999% des électrons qui absorbent un photon vibrent juste à l’intérieur du métal et ne s’échappent pas, et oui le rendement en photoélectrons est déterminé par les interactions dans le métal et non par l’interaction électronique des photons d’origine.

Dan

C’était rapide! Il y a donc beaucoup d’idées fausses sur ce sujet dans de nombreux manuels. . .

John Rennie

@Dan: la nature exacte du processus est généralement passée sous silence lors de sa présentation aux étudiants, mais je serais surpris si l’un des manuels bien connus était activement trompeur. Ce que j’ai décrit dans ma réponse est un élément standard bien connu dans la communauté de la physique.

Ender Look

Désolé mais je ne comprends rien: si seulement

 

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