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Saturday, 27 July 2024

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Les cellules photoélectriques permettent de détecter des masses en mouvement qui traversent un faisceau lumineux. Exemple: détection de passage pour un portail motorisé, détection et comptage de pièces sur un tapis roulant, détection d'une pièce sur une machine outil Une lumière est émise par une LED, cette lumière est modulée ou pulsée à l'aide d'un circuit oscillateur. Cela pour ne pas être parasité par la lumière ambiante. La lumière émise par la LED est concentrée par une lentille et émise en direction du récepteur celui-ci détectera la présence du rayon lumineux dans le cas d'une cellule photoélectrique barrage. Pour ce qui est d'une cellule photoélectrique réflex le rayon de lumière est renvoyé par un réflecteur, dans ce cas l'émetteur du rayon lumineux et le récepteur se trouve dans le même boitier. Raccordement des Cellules Photoelectriques pour portail coulissant. Donc deux principaux modes de détection barrage ou reflex. Barrage: l'émetteur est d'un côté, le récepteur est de l'autre. Reflex: l'émetteur et le récepteur se trouvent du même côté dans un boitier, le rayon lumineux est renvoyé par un réflecteur du type catadioptre ou par la pièce à détecter.

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1) Déterminer graphiquement l'équation de la courbe représentant $|U_{0}|=f\left(\dfrac{1}{\lambda}\right)$ 2) a) Établir la relation entre le potentiel d'arrêt $U_{0}$, le travail d'extraction $W_{0}$ d'un électron du métal de la cathode et l'énergie $W$ d'un photon incident. Schema cellule photoélectrique portail. En déduire l'expression de $|U_{0}|$ en fonction de b) En identifiant la relation précédente à celle trouvée graphiquement dans la première question, déterminer une valeur approchée de la constante de Planck $h$ et calculer $W_{0}. $ 3) On éclaire maintenant la cellule photoélectrique par une lumière monochromatique de longueur d'onde $\lambda=0. 588\mu m. $ a) Calculer, dans le système international d'unités, l'énergie $W$ et la quantité de mouvement $\|\overrightarrow{P}\|$ en $MeV\cdot c^{-1}$ b) A l'aide de la courbe représentant $|U_{0}|=\left(\dfrac{1}{\lambda}\right)$, calculer le potentiel d'arrêt $U_{0}$ correspondant et en déduire la valeur de l'énergie cinétique maximale des électrons émis par la cathode.

Lorsqu'un photon est absorbé par le matériau, il passe une partie de son énergie par collision à un électron l'arrachant littéralement de la matière. Ce dernier étant précédemment à un niveau d'énergie inférieur où il était dans un état stable passe alors vers un niveau d'énergie supérieur, créant un déséquilibre électrique au sein de la matière se traduisant par une paire électron-trou, de même énergie électrique. Schema cellule photoélectrique les. Généralement, la paire électron-trou revient rapidement à l'équilibre en transformant son énergie électrique en énergie thermique. De même, toute l'énergie des photons n'arrivant pas à se transformer en électricité est absorbée par le matériau sous forme thermique. Le matériau constituant les capteurs PV a alors sa température interne qui augmente proportionnellement à l'énergie solaire reçue. Le taux de conversion photon-électron est faible car un certain nombre de conditions doivent être réuni pour que ce phénomène se produise. L'effet thermique est donc majoritaire sur la plupart des capteurs détériorant d'autant plus les performances de ces derniers [15].

1) Faire un schéma du montage utilisé 2) On répète l'opération en utilisant diverses radiations et on obtient les résultats suivants: $$\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c|c|c|} \hline V(Hz)&5. 18\cdot10^{14}&5. 49\cdot10^{14}&5. 88\cdot10^{14}&6. 17\cdot10^{14}&6. 41\cdot10^{14}&6. 78\cdot10^{14}&6. 91\cdot10^{14}&7. 31\cdot10^{14}\\ \hline U_{0}(V)&0. 042&0. 171&0. 332&0. 452&0. Schema cellule photoélectrique au. 56&0. 706&0. 758&0. 924\\ \hline \end{array}$$ Tracer sur papier millimétré, le graphe $U_{0}=f(ѵ)$ en utilisant les échelles suivantes: $10cm$ pour $1V$; $2cm$ pour $1014Hz. $ 3) Rappeler la relation entre le potentiel d'arrêt, le travail d'extraction $W_{0}$, d'un électron du métal de la cathode et l'énergie des photons incidents 4) Déterminer à l'aide du graphique: a) La constante de Planck b) Le travail d'extraction d'un électron du métal de la cathode. 5) Citer autre phénomène qui, comme l'effet photoélectrique la nature corpusculaire de la lumière. Quelle caractéristique du photon met-il en évidence Exercice 6 La courbe de la figure ci-dessous représente les variations de $|U_{0}|$ en fonction de $\dfrac{1}{\lambda}$ $|U_{0}|$ désigne la valeur absolue du potentiel d'arrêt d'une cellule photoélectrique et $\lambda$, la longueur d'onde de la radiation monochromatique qui éclaire la cathode de la cellule.

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