La Cinématographie française (Jan - Apr 1937)

♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦ CIME ÏÏT»R/\PHIF SE ♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦* TECHNIQUE ET MATERIEL — N° 9 6 5 du 30 AVRIL 1937 Publié sous la Direction Technique de A. P. RICHARD Abonnement spécial aux douze numéros annuels contenant TECHNIQUE ET MATÉRIEL FRANCE et Colonies: 50 fr. ÉTRANGER (Union Postale): 75 fr. Autres Pays: 85 f>. L'Effet Photo-Electrique et son Application aux Cellules Nous nous bornerons dans ce qui suit, à l'effet photoélectrique externe. Les électrons libérés quittent la plaque avec une vitesse déterminée, et peuvent donc se mouvoir à l'encontre d'une différence de potentiel. Il est bien surprenant que la différence de potentiel Vmax exactement nécessaire pour arrêter les électrons les plus rapides, ne dépend pas de l'intensité de la lumière, mais uniquement de sa fréquence v suivant la relation Vmax = const. (v — v0). La lumière de fréquence à v<> ne provoque plus d'émission électronique. On appelle cette fréquence v<>, la fréquence-limite de l'effet photo-électrique ou encore fréquence critique. Celle-ci est une constante propre ; chaque substance. Ce résultat, du point de vue de la théorie électro-magnétique de la lumière, est inexplicable. En effet, d'une manière ou de l'autre, c'est le champ électrique de la lumière qui doit être considéré comme la cause de la libération d'un électron par la cathode. Cette intensité de champ pourtant est déterminée par l'intensité de la lumière et elle est indépendante de la fréquence. Une difficulté analogue se manifeste également dans d'autres effets de la lumière. Lorsque la lumière tombe sur la plaque photographique il y a également un seuil endessous duquel le rayonnement ne produit aucun effet. Dans les actions physiologiques de la lumière encore, sa fréquence est souvent bien plus importante que son intensité. L'interprétation électrique accusait sans doute une lacune importante. Cette lacune fut comblée en admettant que l'énergie lumineuse ne peut être émise ou absorbée que par quantités finies, les « quanta » de grandeur h v (c'est-à-dire une constante par la fréquence), h est la constante de Planck et vaut 6,55.10— ": ergsec. Pour extraire d'un métal, un électron, il faut une quantité déterminée d'énergie E, et celle-ci ne peut être soustraite à la radiation, que si elle contient des quanta h v > E, en d'autres termes, lorsque v dépasse une valeur déterminée Uo. Lorsque h v > E, l'énergie résiduelle est cédée aux électrons expulsés sous la forme d'éneraie cinétique. Ces considérations conduisirent Einstein, en 1905, à la relation bien connue : Virn v2 max = /io — E = h (v — v«) (1) où e est la charge, m la masse et vmax la vitesse maximum des électrons libérés. L'Energ,ie E = h vn peut être interprétée, par M. C. TEVES NOUS extrayons, en son entier, un très remarquable article sur les cellules photo-électriques du Bulletin Technique Philips, peu connu des Techniciens du Cinéma. Cet article, par sa clarté et sa concision, devait leur être connu. A.-P. R. au moyen de la relation h u„ = e Vo, par l'existence d'un seuil de potentiel, que les électrons ont à franchir pour se dégager du métal. Au tableau I qui suit, on trouve pour divers métaux les valeurs de ce seuil de potentiel Vo en volts et en outre « la longueur d'onde critique » en unités Angstrom (1 A = 10 — 8 cm). Tableau I Métal Travail de sortie en volts Longueur d'onde ' critique en A -rgent .... • • 1.0 1 2680 or ... ■ 1.00 2520 ( ndmlum l.oo 3100 mercure . . H.S3 2735 lungstène . . . 1,50 2700 molybdène . . . 1 . 1 .1 1000 platine . . ... 6,30 i960 2.28 5100 sodium ■:.\(< 5000 potassium .... 2.2\ 5500 rubidium 2.15 5700 césium 1.9(1 6500 Dans le cas où la lumière a une composition spectrale invariable, le courant photoélectrique est proportionnel à l'intensité du rayonnement. De plus, l'effet est dépourvu d'inertie, ce qui signifie qu'il suit toutes les fluctuations de la lumière sans retard mesurable, même quand leur durée est de l'ordre de 10— s sec. Au cas où on établit à la surface du métal un champ électrique, qui produit l'enlèvement des charges dès qu'elles sont expulsées, le courant produit est dit « de saturation». Sa valeur dépend du nombre de quanta de lumière incidente, et donc de l'intensité lumineuse, pour autant naturellement que la fréquence dépasse le seuil Vo qui résulte de l'éauation d'Einstein. Ensuite faut-il comnter avec la probabilité, variable d'ailleurs suivant la fréquence, qu'un quantum de lumière provoque l'émission d'un électron. H A/ lumen Fig. J. .Intensité de courant photoélectrique par lumen ei fonction de la tension d'anode pour deux cathodes photoélectriques modernes du type à oxyde de césium sur miroir d'argent dans le vide. / cathod* sur base normale, i? cathode sur base spéciale. Les courbes donnent les valeurs niaxima atteintes et sont valables pour réclaircmcnt par lampe à incandescence, dont le filament est à la température de 2600 K En fia. 1, est dessinée l'allure du courant photo-électrique, par lumen, en fonction de la tension d'anode, pour deux photocathodes différentes, modernes. On y distingue l'effet de la saturation, qui se manifeste aux tensions élevées, et grâce à laauelle le courant devient finalement constant. Le simnle calcul suivant donne une idée de l'ordre de «randeur possible du courant de saturation. Choisissons la longueur d'onde X = 7000 A c'est-à-dire vitesse de la lumière v = = 0,43.1 013 sec, — longueur d'onde qui correspond au rouge de grande longueur d'onde, pour lequel la plupart des cellules modernes montrent leur sensibilité la plus élevée. Un quantum A » de cette radiation possède l'énergie 6.55.10 — ''. 0,43.10" = 2,81.10 — ,2 ergs. Un watt peut donc par seconde expulser 10' : 2,81.10—" = 3,56.10" électrons, ce qui correspond à un courant de