The Photoelectric Effect · L'effet photoélectrique
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| photoelectric effect/ˌfəʊtəʊɪˈlektrɪk ɪˈfekt/ | effet photoélectrique |
Blue light knocks electrons out — red light never does, however bright
- Shine light on a metal and electrons can fly off. But there's a catch.
- Blue light ejects them instantly; red light does nothing — even blindingly bright red.
- No wave theory can explain that. Only photons can.
- This is the photoelectric effect 光电效应, Einstein's proof that light is made of particles.
La lumière bleue fait sortir des électrons — la lumière rouge ne le fait jamais, quelle que soit sa brillance
- Éclairer un métal peut faire sortir des électrons. Mais il y a une condition.
- La lumière bleue les éjecte instantanément ; la lumière rouge ne fait rien — même si elle est aveuglante.
- Aucune théorie ondulatoire ne peut expliquer cela. Seuls les photons peuvent.
- C'est l'effet photoélectrique 光电效应, la preuve d'Einstein que la lumière est constituée de particules.
One photon, one electron
- Light delivers energy in photons, each carrying $E = hf$.
- To escape the metal, an electron needs one photon with enough energy in a single hit.
- A photon below a threshold frequency simply doesn't have enough energy — no electron leaves.
- Above the threshold, each photon knocks out one electron.
Un photon, un électron
- La lumière transporte de l'énergie sous forme de photons, chacun portant $E = hf$.
- Pour s'échapper du métal, un électron a besoin d'un seul photon ayant assez d'énergie en une seule frappe.
- Un photon dont la fréquence est inférieure à la fréquence seuil n'a simplement pas assez d'énergie — aucun électron ne sort.
- Au-dessus du seuil, chaque photon éjecte un électron.
The photoelectric effect is evidence that light behaves as: · L'effet photoélectrique est une preuve que la lumière se comporte comme :
A threshold frequency can only be explained if light comes in photons. · Une fréquence seuil ne peut s'expliquer si la lumière est constituée de photons.
Why brightness doesn't help below threshold
- If the frequency is too low, even a very bright beam won't eject any electrons.
- More photons of too-little energy each still can't free an electron — brightness gives quantity, not quality.
- Above threshold, a brighter beam ejects more electrons (more photons), but not faster ones.
- Only raising the frequency gives each electron more kinetic energy.
Pourquoi la brillance ne sert à rien sous le seuil
- Si la fréquence est trop basse, même un faisceau très brillant n'éjectera aucun électron.
- Plus de photons ayant trop peu d'énergie chacun ne peuvent toujours pas libérer un électron — la brillance donne la quantité, pas la qualité.
- Au-dessus du seuil, un faisceau plus brillant éjecte plus d'électrons (plus de photons), mais pas plus vite.
- Seul l'augmentation de la fréquence donne à chaque électron plus d'énergie cinétique.
Below the threshold frequency, increasing the brightness of the light: · En dessous de la fréquence seuil, augmenter la luminosité de la lumière :
Below threshold, each photon is too weak — brightness cannot free any electrons. · En dessous du seuil, chaque photon est trop faible — la luminosité ne peut pas libérer d'électrons.
Above threshold, a brighter beam ejects: · Au-dessus du seuil, un faisceau plus lumineux éjecte :
More photons eject more electrons; speed depends on frequency, not brightness. · Plus de photons éjectent plus d'électrons ; la vitesse dépend de la fréquence, pas de la luminosité.
The energy balance
- Some photon energy goes into freeing the electron (the work function); the rest becomes its kinetic energy.
- In symbols: $hf = \phi + \text{KE}_{\text{max}}$.
- So above threshold, higher frequency → faster ejected electrons.
- This exact accounting is what earned Einstein the Nobel Prize.
L'équilibre énergétique
- Une partie de l'énergie du photon sert à libérer l'électron (le travail d'extraction) ; le reste devient son énergie cinétique.
- En symboles : $hf = \phi + \text{KE}_{\text{max}}$.
- Ainsi, au-dessus du seuil, une fréquence plus élevée → des électrons éjectés plus rapides.
- Ce bilan exact est ce qui a valu le Prix Nobel à Einstein.
The photoelectric effect · Effet photoélectrique
The maximum kinetic energy of ejected electrons rises linearly with the light's frequency, above a threshold. · L'énergie cinétique maximale des électrons éjectés augmente linéairement avec la fréquence de la lumière, au-dessus d'un seuil.
Above the threshold, higher-frequency light ejects electrons with more kinetic energy. · Au-dessus du seuil, la lumière de fréquence plus élevée éjecte des électrons avec plus d'énergie cinétique.
$hf = \phi + \text{KE}_{\text{max}}$: more photon energy leaves more kinetic energy. · $hf = \phi + \text{KE}_{\text{max}}$ : plus d'énergie par photon laisse plus d'énergie cinétique.
The minimum energy needed to free an electron from the metal is the ____ function. · L'énergie minimale nécessaire pour libérer un électron du métal est la fonction ____.
The work function $\phi$ is the energy to free an electron; the rest becomes kinetic energy. · La fonction de travail $\phi$ est l'énergie pour libérer un électron ; le reste devient énergie cinétique.
Select all · tout true statements about the photoelectric effect. · Sélectionnez tous les énoncés vrais sur l'effet photoélectrique.
A threshold frequency, particle behaviour, and frequency-set speed all hold. Bright red (below threshold) ejects nothing. · Une fréquence seuil, le comportement de particule et la vitesse fixée par la fréquence sont tous valides. La lumière rouge (en dessous du seuil) n'éjecte rien.
Below the threshold frequency, no electrons are ejected — no matter how bright the light. Brightness (more photons) can't substitute for frequency (energy per photon). A wave theory expects bright light to always work; the fact that it doesn't proves light is particles.
Sous la fréquence seuil, aucun électron n'est éjecté — peu importe combien la lumière est brillante. La brillance (plus de photons) ne peut remplacer la fréquence (énergie par photon). Une théorie ondulatoire prévoit que la lumière brillante devrait toujours fonctionner ; le fait qu'elle ne fonctionne pas prouve que la lumière est constituée de particules.
Dim ultraviolet light ejects electrons from a metal, but intense red light does not. Why?
- UV photons are above the threshold frequency (enough energy each), so they eject electrons.
- Red photons are below it — each is too weak, and adding more (brighter) doesn't help.
Une lumière ultraviolette faible éjecte des électrons d'un métal, mais une lumière rouge intense ne le fait pas. Pourquoi ?
- Les photons UV sont au-dessus de la fréquence seuil (assez d'énergie chacun), donc ils éjectent des électrons.
- Les photons rouges sont en dessous — chacun est trop faible, et en ajouter plus (lumière plus brillante) ne change rien.
The photoelectric effect: light ejects electrons only above a threshold frequency, because energy arrives in photons ($E = hf$) that must free an electron one at a time. Below threshold, brightness doesn't help; above it, higher frequency gives faster electrons ($hf = \phi + \text{KE}_{\text{max}}$). It proves light is particles.
L'effet photoélectrique : la lumière éjecte des électrons seulement au-dessus d'une fréquence seuil, car l'énergie arrive par photons ($E = hf$) qui doivent libérer un électron à la fois. Sous le seuil, la brillance ne sert à rien ; au-dessus, une fréquence plus élevée donne des électrons plus rapides ($hf = \phi + \text{KE}_{\text{max}}$). Cela prouve que la lumière est constituée de particules.