La photo-électricité
Publié le 18/03/2012
Extrait du document
Les chercheurs du XIXe siècle savaient que certains métaux comme le zinc se chargeaient positivement lorsqu'ils étaient exposés à la lumière du soleil. Le physicien allemand Philipp Lenard croyait que la lumière 'supprimait' en quelque sorte des électrons à la surface du métal et qu'à cause de la perte de ces particules chargées négativement, la charge globale résultante était de signe positif.
La confirmation et l'explication de ce fait furent données en 1905, lorsque Albert Einstein établit que les mécanismes de la photo-électricité - nom désormais donné à cette électricité produite par la lumière - dépendaient du comportement corpusculaire de la lumière, qui est un flux d'infimes particules appelées photons par la suite. Einstein démontra que, suivant un processus physique, les impacts des photons délogeaient des électrons de la surface du métal. Les éleCtrons ainsi libérés constituaient un courant électrique dont la puissance était fonction de l'intensité de la lumière qui les produisait....
«
reste en contact avec la cellule, il y a production d'un
courant électrique.
Chaque fois qu'un objet placé sur le
ruban de transport interrompt le faisceau, ce courant est
coupé.
Ces chutes de courant sont enregistrées par un
compteur digital,
ce qui assure un pointage continu des
produits passant devant la cellule photo-électrique.
Mais c'est sans doute en photographie que
les cellules
photo-électriques trouvent leurs applications
les plus
nombreuses.
Le rapport direct entre l'intensité lumineuse
et la puissance du courant qu'elle produit fait de la cellule
photo-électrique un moyen idéal pour mesurer
les condi
tions d'éclairage et calculer
les durées d'expositions pho
tographiques : Des systèmes de mesure très étudiés, four
nis dans la plupart des appareils, sont reliés
à des systè
mes micro-électroniques qui règlent de manière instanta
née
les vitesses d'obturation ou les ouvertures, en assu
rant ainsi des clichés proches de la perfection.
L'interven
tion du photographe
se résume à cadrer son sujet dans le
viseur et à enfoncer le déclencheur.
Dans les meilleurs
systèmes,
les cellules photo-électriques sont disposées
derrière l'objectif, de sorte que l'intensité lumineuse me
surée est effectivement l'éclairement que perçoit l'objec
tif, et par conséqpent
le film.
La photo-électricité joue un rôle capital dans
le monde de
la télévision et du cinéma.
Toutes
les caméras de télévi
sion utilisent une véritable mosaïque de cellules photo
électriques
à l'arrière de leur objectif principal pour
transformer l'image optique initiale en une image électro
nique.
Les électrons sont émis
à partir de ce réseau, en
quantités proportionnelles
à l'intensité de la lumière qui
le frappe.
Les zones lumineuses du sujet cadré libèrent
ainsïplus d'électrons que
les zones obscures.
Les infor
mations contenues par cette image électronique sont
à
leur tour converties en.
une trame de charges positives sur
une plaque de verre située
à l'arrière des cellules photo
électriques.
Lorsqu'on utilise un faisceau secondaire d'é
lectrons pour balayer cette plaque, il est partiellement ab
sorbé par
les zones positives les plus fortement chargées
et partiellement réfléchi par
les plus faibles.
Le faisceau
de balayage modifié retourne alors vers un système d'am
plification, qui émet un signal électrique contenant tous
Ci-dessous: Le Teal Photon, la première calculatrice à énergie solaire
du monde.
Des piles solaires transforrlrent la lumière en énergie.
La lumière d'une
simple bougie suffit.
Ci-dessus:
Cellules au sélénium placées dans le mécanisme d'obturation
photo-électrique
d'un appareil photographique moderne à visée réflexe
35 mm.
La vitesse d'obturation et l'ouverture du diaphragme sont con
trôlées automatiquement par la réaction des cellules aux intensités
variables.
les éléments nécessaires à la formation d'une image télé
visée du sujet original.
Alors qu'en télévision la photo-électricité est à l'origine
de l'image, au cinéma, elle sert à produire
le son.
Le
système sonore couramment employé de nos jours
se
compose d'une lampe braquée sur la 'piste son' du film.
La lumière traverse cette piste pour atteindre ensuite une
cellule photo-électrique.
Le courant photo-électrique va
riable ainsi constitué est une réplique du flux électrique
produit dans
le microphone d'enregistrement lors de la
réalisation du film.
Amplifié et acheminé dans des haut
parleurs, le signal restitue alors
les voix, les sons et la mu
sique, caractéristiques essentielles du cinéma parlant ac
tuel.
Les systèmes de cellules développant de grandes puissan
ces sont toujours dans leur prime enfance.
La plupart des
cellules photo-électriques sont très peu efficaces puisque
beaucoup ne convertissent guère plus
qu'un pour cent en
électricité de l'énergie lumineuse qui
les rencontre.
Si cet
aspect est relativement peu important pour
les dispositifs
décrits ci-dessus, il
n'en constitue pas moins une difficul
té sérieuse pour la production d'électricité, étant donné
que la rentabilité de cette industrie dépend beaucoup de
l'efficacité des taux de conversion.
Il faut noter cepen
dant que
les cellules miniatures s'emploient de plus en
plus couramment.
Des panneaux de cellules photo-élec
triques sont maintenant presque toujours adoptés pour
alimenter
les satellites et les sondes spatiales.
A une plus
petite échelle encore, on a vu apparaître au milieu des an
nées soixante-dix la première montre-bracelet fonction
nant
à l'énergie solaire.
Une autre réalisation du même
type fut la commercialisation en
1978 d'une mini-calcu
latrice électronique appelée justement
'photon'..
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