L'histoire des quantas

Activité 1 : L'histoire des quantas

Question 1 :

a. L'hypothèse du quantum d’énergie n'est pas l'hypothèse un seul physicien mais de deux, Plank et Einstein. Plank pense que les échanges d'énergie rayonnement anti-matière se font que par quanta d'énergie. Alors qu' Einstein pense qu'une lumière est constitué de photons avec chacun un quantum d'énergie h*v .

b. Cette hypothèse permet d'expliquer les spectres continus du corps noir (hypothèse de Plank) et les raies des atomes (hypothèse de Bohr).

Question 2 :

La fréquence d'un rayonnement de longueur d'onde 500nm est :

Question 3 :

a. L'énergie d'un photon par la constante de Plank est :

or l'énergie d'un photon est généralement exprimée en électronvolt (eV) avec donc on a

b. Le joule est une unité inadaptée car les énergies exprimées (énergies des photons) sont trop petites. On utilise en physique atomique l’électronvolt, noté eV (de l'ordre de 10-19 J).

Question 4 :

L'échange de quanta d'énergie est une propriété de la matière et du rayonnement.

Activité 2 : Spectre et niveau d'énergie

Question 1 :

a. En = -E0/n2 où E0 = 13,6 eV soit :

Premier niveau d'énergie pour n=1 : E1 = -13,6/12 = -13,6 eV

Deuxième niveau d'énergie pour n=2 : E2 = -13,6/22 = -3,39 eV

Troisième niveau d'énergie pour n=3 : E3 = -13,6/32 = -1,51 eV

Quatrième niveau d'énergie pour n=4 : E4 = -13,6/42 = -0,85 eV

Cinquième niveau d'énergie pour n=5 : E5 = -13,6/52 = -0,54 eV

b. L'énergie fondamental est le premier état fondamental (-13,6 eV) car c'est l'état fondamental avec le plus faible niveau d'énergie.

c. Diagramme avec les 5 niveaux d'énergie :

Question 2 :

a. L'expression littérale de la fréquence v du photon émis lorsqu'il retourne à l'état fondamental est :

Lorsque l'atome passe de l'état excité E2 à l’état fondamental d'énergie E1, il cède l'énergie sous forme lumineuse ΔE = E2 – E1

Or nous savons que : h * v = E2 – E1 d'où ν = (E2 – E1) / h

b. L’expression littérale de la longueur d'onde λ de ce photon est :

Nous connaissons la relation entre la longueur

...