Controle spectre

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  • Publié le : 10 décembre 2011
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Fiche professeur

|Thème du programme : Observer |Sous-thème : Sources de lumière colorée |

Spectres et niveaux d’énergie

Type d’activité : Activité documentaire

Conditions de mise en œuvre : (application, durée indicative : 1h30 min, le document est composé de deux parties, une partie sur le spectreélectromagnétisme, une autre partie sur le spectre solaire et les niveaux d’énergie de l’atome d’Hydrogène).

Pré- requis :
• Savoir que la lumière blanche est composée de lumières colorées.
• Connaître la relation entre la fréquence et la longueur d’onde.
• Connaître l’expression de l’énergie d’un photon en fonction de la fréquence.
• Savoir différencier un spectre d’émission et un spectred’absorption.

|NOTIONS ET CONTENUS |COMPETENCES ATTENDUES |
| | |
|Interaction lumière matière : émission et absorption. |Interpréter les échanges d’énergieentre lumière et matière à l’aide|
|Quantification des niveaux d’énergie de la matière |du modèle corpusculaire de la lumière. |
|Modèle corpusculaire de la lumière : le photon. |Connaître les relations (=c/( et (E = h( et les utiliser pour |
|Energie d’un photon. |exploiter undiagramme de niveaux d’énergie. |
|Relation (E = h( dans les échanges d’énergie. |Expliquer les caractéristiques (forme, raies) du spectre solaire. |
|Spectre solaire. | |

Compétences  transversales : (préambule du programme etsocle commun)

- Rechercher, extraire, organiser des informations utiles.
- Raisonner, argumenter, démontrer.
- Présenter la démarche suivie, les résultats obtenus, communiquer à l’aide d’un langage adapté.
- Histoire des Sciences

Mots clés de recherche : matière, couleurs, spectres, lumière, absorption, émission, niveauxénergie, raies, photon, fréquence, longueur d’onde

Provenance : Académie de Strasbourg
Adresse du site académique : http://www.ac-strasbourg.fr/disciplines/physchim

Le spectre électromagnétique

Notre compréhension de la nature de la lumière fait un bond de géant dans la seconde moitié des années 1800 avec l'aide du physicien écossais James Clerk Maxwell. Maxwell s'intéresse à une foule deproblèmes scientifiques dont l'électricité et le magnétisme. Il commence à publier des articles sur ces sujets en 1855, et synthétisera l'ensemble en 1873 dans son livre intitulé Treatise on Electricity and Magnetism (ou Traité sur l'Électricité et le Magnétisme, en français), un classique en la matière. En 1863, Maxwell découvre qu'en manipulant ses équations sur l'électricité et le magnétisme,il est capable d'extraire une valeur qui correspond à la vitesse de propagation de la lumière. Surpris par un tel résultat, il commence alors à soupçonner que lumière, électricité et magnétisme ne font qu'un. Poursuivant sur sa lancée, il développe davantage ses équations sur l'électricité et le magnétisme et aboutit à la conclusion que la lumière doit être une onde, comme l'avait démontré ThomasYoung plus de cinquante ans auparavant, mais une onde électromagnétique, c'est-à-dire possédant une composante électrique et magnétique, ce qui est en soit une découverte capitale. De plus, il n'y a aucune raison, selon lui, pour qu'il n'existe pas d'ondes électromagnétiques invisibles au-delà du spectre de la lumière visible et de l'ultraviolet. Par malheur, Maxwell ne vivra pas assez...
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