Albert Einstein (1879-1955) Physicien théoricien allemand puis américain a la fin de sa vie.

Les dates importantes : 1905 : publication sur la relativité restreinte → Dans les référentiels galiléens, les lois physiques sont similaires → La vitesse de la lumière est constante dans tous les référentiels galiléens Ne pas oublier : Explications vulgarisées du principe et on ne développera pas ici les conséquences Réf galiléen : réf dans lequel un objet isolé est animé d’un mouvement de translation rectiligne uniforme (immobilité est un cas particulier) Deuxième point : L’hypothèse galiléenne supposait l’addition des vitesses relatives de différents référentiels d’où une possible vitesse infinie

E=mc² Application dans l’industrie nucléaire : défaut de masse Une autre facette de la relativité restreinte : E=mc² Application dans l’industrie nucléaire : défaut de masse → création d’énergie

1916 : publication sur la relativité générale → La vitesse de la lumière est identique dans tous les référentiels → Les forces gravitationnelles sont dues à une déformation géométrique ( une courbure ) de l’espace-temps → Cette courbure a pour origine la masse et l’énergie → Dans un espace-temps courbé, une particule libre suit la géodésique Troisième point : la géodésique est le chemin le plus court, conséquence principe du moindre effort

Un exemple imagé Cette feuille de caoutchouc représente l’espace temps Au milieu une boule de pétanque courbe l’espace-temps représente une planète par exemple le Soleil Si on prend une bille représentant la Terre par exemple celle-ci va être attirée par la boule en métal à cause de la courbure. Abandon de la notion de force « traditionnelle » ( Newton ,instantané or la Terre ne voit ne sait pas ou est le soleil à un instant donné ) La Terre se trouve sur une orbite autour du soleil non pas à cause de forces gravitationnelles mais parce qu’elle suit le chemin le plus court ( la géodésique ) construit à cause de la courbure de l’espace temps engendrée notamment par le soleil. La Terre crée aussi une courbure de l’espace-temps mais bien moins importante que celle du soleil, la Terre ne percute pas le soleil car elle a une vitesse assez importante ( 100 000 km/h ) pour ne pas percuter ne pas se rapprocher trop du soleil. Même expérience : lancez une bille autour de la boule de métal celle-ci sera très peu dévié et s’en rapprochera seulement à cause des frottements ( qu’il n’y a pas dans l’espace ). Les masses importantes attirent les plus faibles masses de part cette courbure selon Einstein

Mais qu’est ce que l’effet photoélectrique ? 1921 : Prix Nobel pour l’effet photoélectrique Mais qu’est ce que l’effet photoélectrique ? Quels sont ces applications dans l’industrie ?

L’effet photoélectrique L’effet photoélectrique consiste en l’absorption d’un photon par le matériau qui engendre la libération d’un électron sous certaines conditions.

Explications Echec de l’explication par la théorie ondulatoire →Einstein propose une théorie corpusculaire La lumière est composée de photons ou quanta possédant une énergie définie E=hѵ Ces photons entrent alors en collision avec la surface du matériel soumis à la lumière Ils sont alors absorbés et chaque photon apporte son énergie E à un électron qui peut alors être éjecté ou non Plus l’intensité est forte plus il y a d’électrons éjectés Défaut ondulatoire: si on envoie une onde d’intensité croissante vitesse devrait croitre FAUX Devrait être observé pour toutes les fréquences si ca ne dépend que de l’intensité ( car énergie proportionnelle a l’intensité selon ondulatoire) FAUX Il faut attendre une certaine intensité, l’électrons devrait donc stocker de l’énergie avant d’émettre FAUX car le phénomène est quasi instantanée

Importance de la fréquence de la lumière émise Pour que l’éjection se produise il faut que l’électron se libère de l’attraction du noyau de l’atome Il faut donc que l’énergie fournie par le photon soit supérieure à l’énergie de liaison /d’ionisation appelée ici énergie d’extraction W Les électrons ne sont émis que si la fréquence de la lumière est suffisamment élevée et dépasse une fréquence limite appelée fréquence seuil Cette fréquence seuil dépend du matériau et est directement liée à l'énergie de liaison des électrons qui peuvent être émis, Le nombre d'électrons émis lors de l'exposition à la lumière, qui détermine l'intensité du courant électrique, est proportionnel à l'intensité de la source lumineuse, L'énergie cinétique des électrons émis dépend linéairement de la fréquence de la lumière incidente. Le phénomène d'émission photoélectrique se produit dans un délai extrêmement petit inférieur à 10-9 s après l'éclairage, ce qui rend le phénomène quasi instantané.

Pour qu’il y ait extraction il faut donc que : E= hѵ ≥ W On appelle fréquence de seuil la fréquence telle que hѵ=W , c’est la fréquence minimale à fournir pour qu’il y ait éjection De plus, le phénomène est quasi-instantané

S’il y a éjection on obtient alors l’équation : E = hѵ = W + Ec avec Ec l’énergie cinétique apportée à l’électron et lui conférant donc une vitesse d’éjection et ceci grâce à l’énergie apportée par le photon

Détectée par le capteur photoémissif Les applications de l’effet photoélectrique → Les alarmes ou détecteurs de mouvement : Envoi de lumière infra rouge (invisible) sur un matériau ayant de bonnes propriétés photoélectrique : Émission d’un courant en permanence Passage d’un individu La fréquence de seuil dépend du materiau, l’énergie de liaison aussi Interruption du flux d’électron émis détectée Détectée par le capteur photoémissif Alarme générée

→ Les cellules photovoltaïques : Le soleil apporte la lumière nécessaire à l’effet photoélectrique sur une plaque de silicium Les électrons alors arrachés vont circuler grâce à un système de couches dopées P et N Ce déplacement d’électrons créent ainsi un courant Version simplifié Dopé au phosphore ( N : excès d’électrons ) Dopé au bore ( P : déficit d’électrons ) Soleil tape sur N, e- libéré puis se dirige vers P d’où création de courant  Les électrons de la zone dopée au phosphore vont rejoindre les trous de la zone dopée au bore via la connexion extérieure

Conclusion Des questions ? Merci de votre écoute Einstein reste néanmoins un grand théoricien comme on a pu le voir avec la relativité restreinte, générale, l’effet photoélectrique mais aussi de nombreux autres travaux sur des aspects essentiellement théoriques . Pour autant, Ses découvertes ont eu des impacts pratiques sur le monde actuel avec notamment les panneaux photovoltaïques mais aussi et surtout sur le nucléaire. Merci de votre écoute MARTYNIUCK Thomas et VILAIN Guillaume

Bibliographie : Wikipédia ( relativité restreinte, générale, effet photoélectrique, Einstein) energies2demain.com www.sunh2o.fr (cellules photovoltaïques ) www.gsi-alarme-securite.com http://www.futura-sciences.com/fr/definition/t/physique-2/d/relativite-restreinte_3571/( relativité restreinte ) http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/09/29/61/PDF/cel-33.pdf (relativité générale) http://e2phy.in2p3.fr/2005/Signore.pdf (relativité générale) http://data0.id.st/prevoem26/perso/docs/photoelectricite.pdf (effet photoélectrique) http://profs.cmaisonneuve.qc.ca/svezina/nyc/note_nyc/NYC_XXI_Chap%205.1.pdf ( effet photoélectrique )