Première S

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TP de Sciences Physiques nÀ5 : correction
1.

La théorie ondulatoire de la lumière est plutôt en accord avec les résultats expérimentaux concernant le rayonnement des corps noirs pour les grandes longueurs d’ondes (voir la courbe du document 1) mais ce n’est plus vrai pour les courtes longueurs d’ondes : il faut alors faire appel à la « théorie de
Planck ». Pour les courtes longueurs d’onde, la théorie ondulatoire prévoit une croissance infinie de l’intensité lumineuse, ce qui est incohérent et en opposition avec les résultats expérimentaux.

2.

L’énergie transportée par un photon est donnée par la relation de Planck : E = h × ν où « ν » est la fréquence du rayonnement en Hertz et « h » la constante de Planck de valeur 6,63.10-34 J.s. ν est la lettre grecque « nu ».

3.

Sachant que λ =

4.

Observation des spectres : on constate que le spectre d’absorption présente des raies noires exactement aux longueurs d’onde des raies émises dans le spectre d’émission. Les spectres d’émission et d’absorption sont complémentaires.

5.

Il y a émission d’un photon lumineux lorsque l’atome revient à un état d’énergie inférieur.

6.

Lorsque l’atome absorbe l’énergie d’un photon, le surplus énergétique lui permet d’accéder à un niveau supérieur (qui est toujours un état transitoire).

7.

Le spectre de l’hydrogène comporte 4 raies bien visibles (rouge, bleu clair et deux raies dans le bleu et le violet) correspondant aux longueurs d’ondes suivantes, exprimées en nm : 655, 485, 433 et 409. En utilisant la relation établie à la question 3 et en utilisant les unités fondamentales, on trouve les énergies suivantes :
6,63.10−34 × 3,0.108
ER =
= 3,0.10−19 J
Raie « rouge » :
−9
655.10
6,63.10−34 × 3,0.108
Raie « bleu clair » :
E BC =
= 4,1.10−19 J
485.10−9
6,63.10−34 × 3,0.108
Raie « bleu foncé » :
E BF =
= 4,6.10−19 J
433.10 −9
6,63.10 −34 × 3,0.108
Raie « violette » :
EV =
= 4,9.10 −19 J
−9
409.10

c et E = h × ν, on a : ν E=

h ×c λ Ces