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Pages: 8 (1835 mots) Publié le: 19 février 2013
ACTIVITE  Pourquoi la lumière est-elle absorbée ? 1ère S
http://www.physique.unicaen.fr/~tice/new_site_tice/pdf/cours_Int_ray_mat/animation/description.swf
http://rea.decclic.qc.ca/dec_virtuel/Chimie/202-NYA-05/Chimie_generale/Modeles_atomiques/Modele_de_Bohr/atome.swf
Nous avons observé que les solutions colorées absorbent certaineslongueurs d’onde de la lumière qu’elles reçoivent et paraissent ainsi colorées. Très longtemps ce phénomène est resté inexpliqué, même avec les avancées de la chimie industrielle à la fin du 19ème siècle, et la naissance de théories moléculaires permettant d’associer une formule chimique à un pigment ou un colorant. La physique classique est restée sans réponses. Il a fallu attendre la naissance de lamécanique quantique dans les années 1930 pour expliquer comment interagit la lumière avec les atomes et les molécules.
Nous allons ici chercher à comprendre et expliquer ce phénomène en utilisant le modèle corpusculaire de la lumière introduit par Einstein en 1905.


I/ Comment l’énergie lumineuse est-elle transportée ?



XXème siècle : Albert EINSTEIN (1889 -1955) et la théorie desQUANTA (1905)

Einstein comprend que les échanges d’énergie entre la lumière et la matière ne peuvent se faire que sous forme de « grains » ou « quanta » d’énergie bien déterminée.




Dualité onde-corpuscule de la lumière : La lumière est une onde électromagnétique de fréquence ν et un faisceau de particules appelées photons transportant l’énergie E telle que :

E = h.ν

où -h est la constante de Planck h = 6,63.10-34 J.s
- ν est la fréquence de l’onde électromagnétique associée au photon.






1/ Sachant que la fréquence ν d’une onde électromagnétique est égale au rapport de la vitesse de propagation c sur la longueur d’onde λ, trouver l’expression de l’énergie des photons en fonction de la longueur d’onde de la radiation.

A. [pic] B.[pic] C. [pic] D. Autre



Réponse :



2/ Le laser Hélium-Néon émet de la lumière rouge à la longueur d’onde λ = 632,8 nm. Quelle est l’énergie des photons émis ? Donnée : c = 3,0.108 m.s-1.



Réponse :







II/ Emettre des hypothèses : Que se passe-t-il quand un photon rencontre un atome ? Exemple de l’atome d’hydrogène



Prenons l’exemple de l’atomed’hydrogène. C’est l’élément le plus simple et le plus répandu dans l’univers. Son spectre d’absorption est le suivant :









Certaines longueurs d’onde sont absorbées.


Quelles sont les énergies des photons associés aux radiations absorbées ? Remplir la dernière ligne du tableau.

|raies |1 |2 |3|4 |
|longueur d’onde (nm) |410 |434 |486 |656 |
|énergie (J) | | | | |


Quand un atome absorbe de l’énergielumineuse, il est excité ! Qu’est ce que cela veut dire ?

4/ Représenter le cortège électronique de l’atome d’hydrogène H (Z = 1) dans son état fondamental et dans un état excité sur le schéma représentant les couches électroniques K, L et M.













5/ A votre avis, d’où provient l’énergie permettant à un électron de passer dans un niveau énergétique supérieur ?





6/A votre avis, pourquoi seulement certains photons possédant une énergie bien particulière sont absorbés ?




Hypothèse :





III/ Vérification de l’hypothèse : Etude de transitions énergétiques dans l’atome d’hydrogène


Les niveaux d’énergie des atomes peuvent être schématisés sous forme de diagrammes d’énergie :

|Etat fondamental |1er état excité...
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