Modèle de la lumière - Spécialité
Dualité onde-particule de la lumière
Exercice 1 : Diagramme des niveaux d'énergie d'un atome
On considère le diagramme des niveaux d'énergie de l'atome Ne, donné ci-dessous.
Données
- Constante de Planck : \( h = 6,626 \times 10^{-34}\:\text{J}\mathord{\cdot}\text{s} \)
- Célérité de la lumière dans le vide : \( c = 2,998 \times 10^{8}\:\text{m}\mathord{\cdot}\text{s}^{-1} \)
- \(1\:\text{eV} = 1,602 \times 10^{-19}\:\text{J} \)
Calculer l’énergie du photon correspondant à une transition de l’atome Ne
du niveau d’énergie \( E_3 \) vers le niveau d’énergie \( E_5 \).
On donnera le résultat en Joules, avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
On donnera le résultat en Joules, avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
S'agit-il d'une absorption ou d'une émission ?
Calculer la fréquence du rayonnement correspondant.
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Calculer sa longueur d’onde dans le vide.
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
À quel domaine du spectre électromagnétique appartient ce rayonnement ?
Exercice 2 : Effet photoélectrique
Lorsqu'une plaque de zinc est soumise à un rayonnement de fréquence \( \nu = 8,58 \times 10^{14} Hz \), certains électrons sont arrachés et des atomes de zinc sont ionisés.
Données
Quelle est l'énergie d'un photon associé au rayonnement mis en jeu ?
- Vitesse de la lumière : \( 3,00 \times 10^{8} m\mathord{\cdot}s^{-1} \)
- Constante de Planck : \( 6,626 \times 10^{-34} J\mathord{\cdot}s \)
On donnera un résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Quelle est la longueur d'onde correspondante ?
On donnera un résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
On donnera un résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
À quel domaine du spectre électromagnétique cette onde appartient-elle ?
Exercice 3 : Calcul des niveaux d'énergie d'un atome
Les niveaux d'énergie de l'atome d'hydrogène sont donnés par la formule :
\[ E_n = \frac{-13,6}{n^{2}}eV\]
Données :
Calculer l’énergie du niveau \(n = 5\).
On donnera le résultat en \(eV\), avec 3 chiffres significatifs.
\[ E_n = \frac{-13,6}{n^{2}}eV\]
Données :
- - Constante de Planck : \(h = 6,6261 \times 10^{-34} J\mathord{\cdot}s\)
- - Célérité de la lumière dans le vide : \(c = 2,9979 \times 10^{8} m\mathord{\cdot}s^{-1}\)
- - \(1\) \(eV = 1,602 \times 10^{-19} J\)
Calculer l’énergie du niveau \(n = 5\).
On donnera le résultat en \(eV\), avec 3 chiffres significatifs.
Le spectre d’hydrogène possède des raies visibles appelées raies de Balmer.
Elles correspondent à l’émission d’un photon d’un niveau donné vers le niveau \(n = 2\).
On relève expérimentalement une de ces raies de longueur d’onde \(\lambda = 409nm\).
Calculer l’énergie \(\Delta E\) du photon correspondant.
On donnera le résultat en \(eV\), avec 3 chiffres significatifs.
Elles correspondent à l’émission d’un photon d’un niveau donné vers le niveau \(n = 2\).
On relève expérimentalement une de ces raies de longueur d’onde \(\lambda = 409nm\).
Calculer l’énergie \(\Delta E\) du photon correspondant.
On donnera le résultat en \(eV\), avec 3 chiffres significatifs.
En déduire dans quel niveau d’énergie l’atome se trouvait avant l’émission de ce photon.
On donnera en réponse uniquement la valeur de \(n\).
On donnera en réponse uniquement la valeur de \(n\).
Exercice 4 : Calcul des caractéristiques d'ondes électromagnétiques
Une onde électromagnétique est périodique, de période \( T = 4,17 \times 10^{-11} s \).
Données
Calculer la fréquence de cette onde.
- Célérité de la lumière : \( 3,00 \times 10^{8} m\mathord{\cdot}s^{-1} \)
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs ainsi que l'unité qui convient.
En déduire la longueur d'onde.
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs ainsi que l'unité qui convient.
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs ainsi que l'unité qui convient.
À quel domaine des ondes électromagnétiques cette onde appartient-elle ?
Exercice 5 : Diagramme des niveaux d'énergie d'un atome
On considère le diagramme des niveaux d'énergie de l'atome Hg, donné ci-dessous.
Données
- Constante de Planck : \( h = 6,626 \times 10^{-34}\:\text{J}\mathord{\cdot}\text{s} \)
- Célérité de la lumière dans le vide : \( c = 2,998 \times 10^{8}\:\text{m}\mathord{\cdot}\text{s}^{-1} \)
- \(1\:\text{eV} = 1,602 \times 10^{-19}\:\text{J} \)
Calculer l’énergie du photon correspondant à une transition de l’atome Hg
du niveau d’énergie \( E_0 \) vers le niveau d’énergie \( E_2 \).
On donnera le résultat en Joules, avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
On donnera le résultat en Joules, avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
S'agit-il d'une absorption ou d'une émission ?
Calculer la fréquence du rayonnement correspondant.
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Calculer sa longueur d’onde dans le vide.
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
À quel domaine du spectre électromagnétique appartient ce rayonnement ?