ACTIVITÉ EXPÉRIMENTALE


3
À chaque atome, son spectre d’émission




Supplément numérique

Utilisez un simulateur des spectres d’émission et d’absorption des éléments en ligne.

Doc. 4
Les niveaux d’énergie du mercure

Les énergies de l’atome de mercure sont :

E1=10,5E_{1}=-10\text{,}5 eV ;
E2=5,78E_{2}=-5\text{,}78 eV ;
E3=5,56E_{3}=-5\text{,}56 eV ;
E4=4,98E_{4}=-4\text{,}98 eV ;
E5=3,74E_{5}=-3\text{,}74 eV ;
E6=2,71E_{6}=-2\text{,}71 eV ;
E7=2,51E_{7}=-2\text{,}51 eV ;
E8=1,90E_{8}=-1\text{,}90 eV ;
E9=1,81E_{9}=-1\text{,}81 eV ;
E10=1,60E_{10}=-1\text{,}60 eV ;
E=0E_{\infty}=0 eV (valeur limite).


Doc. 3
Les niveaux d’énergie de l’atome de sodium

Les niveaux d’énergie de l’atome de sodium

Doc. 1
Matériel nécessaire

  • Une lampe spectrale à mercure ;
  • Une lampe à incandescence ;
  • Un spectroscope portatif ou un spectromètre numérique.

Une lampe spectrale est une ampoule de verre remplie d’un gaz à travers laquelle on fait passer un courant électrique. La lumière alors émise est étudiée avec un spectromètre.

➜ Comment interpréter les spectres observés ?


Doc. 2
Exemple de spectre à compléter

Exemple de spectre à compléter


Données

  • 11 eV =1,60×1019= 1\text{,}60 \times 10^{-19} J ;
  • h=6,63×1034h=6\text{,}63 \times 10^{-34} J·s ;
  • c=3,00×108c=3\text{,}00 \times 10^{8} m·s-1 ;
Rappel : L’énergie d’un photon, exprimée en joule, est donnée par la relation Ephoton=hν.E_{\text {photon}}=h \cdot \nu.

Questions

Voir les réponses
1. Doc. 1 Proposer et mettre en oeuvre un protocole permettant d’observer le spectre d’émission de la lampe à incandescence A et de la lampe spectrale B.


2. Doc. 2 Représenter le spectre expérimental de chaque lampe. Qu’aurait-on observé avec une source laser ? Le vérifier avec une expérience (attention à la sécurité).
Couleurs
Formes
Dessinez ici


3. Doc. 1 et 4 Représenter le diagramme des différents niveaux d’énergie de l’atome de mercure avec pour échelle 1,0 cm \longleftrightarrow 1,0 eV.
Couleurs
Formes
Dessinez ici


4. Comment nomme-t-on un atome auquel on a arraché un électron ? Préciser alors le nom du dernier état sur le diagramme. Quelle est la valeur de l’énergie EE_{\infty} correspondante ?

Par intuition

Pourquoi chaque type de lampe spectrale a-t-il un spectre d’émission particulier ?

Compétence

RAI/ANA : Faire le lien entre les modèles microscopiques et les grandeurs macroscopiques

Synthèse de l'activité

Voir les réponses
Quelle condition doit être vérifiée entre l’énergie du photon EphotonE_{\text {photon}} et deux niveaux d’énergie EfE_{\mathrm{f}} et EiE_{\mathrm{i}} de l’atome pour expliquer l’existence des raies dans le spectre d’émission ?
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