Chargement de l'audio en cours
Plus

Plus

Pour s’échauffer - Pour commencer
P.370-371




Exercices




Savoir-faire - Parcours d'apprentissage

Savoir identifier un domaine spectral à l’aide d’une échelle de fréquences ou de longueurs d’onde :
10
11
21

Connaître et utiliser l’expression donnant l’énergie d’un photon :
13
18

Mettre en œuvre un protocole expérimental permettant d’obtenir un spectre d’émission :
25

Exploiter un diagramme de niveaux d’énergie en utilisant les relations et :
DIFF
27

Voir la correction

Pour s'échauffer

Voir la correction

Données

  • Constante de Planck : J·s ;
  • eV J ;
  • Célérité de la lumière dans le vide : m·s-1.

Supplément numérique
A
Relation entre longueur d’onde, célérité et fréquence

Annabelle vient d’installer un routeur Wi-Fi à son domicile. La fréquence d’utilisation est une onde hertzienne de 2,4 GHz.
Calculer la longueur d’onde de l’onde en mètre (m).
Voir la correction

5
Expression de l’énergie d’un photon (1)

Un lecteur Blu-ray utilise un laser de fréquence GHz.

Calculer l’énergie (J) et la longueur d’onde (nm) du photon correspondant.
Voir la correction
Voir la correction

6
Domaine spectral

Indiquer à quel domaine spectral appartiennent les ondes utilisées par les appareils suivants : routeur Wi‑Fi, scanner de bagages à l’aéroport, phare de voiture et télécommande de télévision.
Voir la correction

Supplément numérique
B
Expression de l’énergie d’un photon

Jean possède un pointeur laser sur lequel est écrit nm.
Calculer la fréquence et l’énergie des photons associées exprimées toutes deux dans leur unité officielle respective.
Voir la correction

Supplément numérique
C
Exploiter un diagramme d’énergie


Avec le doc 1, préciser la nature de la transition et la représenter sur le diagramme quand l’électron passe du niveau : (a) Ea à Ed ; (b) du niveau Ec à Eb .
Voir la correction

9
Expression de l’énergie d’un photon (3)

Doc. 1 Calculer la variation d’énergie entre les niveaux à Puis, convertir et exprimer sa valeur en joule. Enfin, préciser quels sont les deux phénomènes possibles liés à cette différence d’énergie.
Voir la correction

7
Expression de l’énergie d’un photon (2)

Calculer l’énergie en joule (J) puis en électron-volt (eV) d’un photon issu d’un pointeur laser de longueur d’onde nm.
Voir la correction

8
Exploiter un diagramme d’énergie

Préciser l’état dans lequel se trouve l’électron pour chaque niveau d’énergie du doc. 1.


Doc. 1
Diagramme des niveaux d’énergie de l’atome de potassium

Diagramme des niveaux d’énergie de l’atome de potassium
Voir la correction

Pour commencer

Le modèle ondulatoire

Voir la correction

10
La photodiode

APP : Extraire une information utile

Une photodiode est un composant semi-conducteur capable de générer un courant électrique à partir d’un rayonnement électromagnétique.

La photodiode

1. À l’aide du graphique de la sensibilité relative , indiquer pour quelle longueur d'onde la photodiode est la plus efficace. Indiquer le domaine auquel elle appartient.


2. La photodiode peut-elle détecter les radiations infrarouges ? ultraviolettes ? Expliquer.
Voir la correction
Voir la correction

11
Le laser chirurgical au dioxyde de carbone

APP : Formuler un résultat attendu

Le laser au existe depuis 1964. Sa puissance pouvant atteindre un kilowatt, on l’utilise pour le découpage et les soudures industrielles. Toutefois, il est également utilisé en chirurgie médicale car il opère à une longueur d’onde très bien absorbée par la peau.

Déterminer la longueur d’onde et le domaine auquel il appartient sachant que le laser fonctionne à une fréquence de THz.


Données

  • Constante de Planck : J·s ;
  • eV J ;
  • Célérité de la lumière dans le vide : m·s-1.
Voir la correction

Supplément numérique
D
La communication Wi-Fi

APP : Formuler un résultat attendu

Les appareils Wi-Fi communiquent avec deux fréquences hertziennes ou ondes submillimétriques de valeur 2,4 GHz ou 5,0 GHz.

1. À quel domaine ces deux ondes appartiennent-elles ?


2. La vitesse de propagation (dans le vide) dépend-elle de leur fréquence ? Justifier.


3. Calculer les deux longueurs d’ondes et correspondantes aux deux fréquences utilisées.
Voir la correction

Le modèle particulaire

Voir la correction

12
La thermographie (infrarouge)

RAI/ANA : Associer les unités de mesure à leurs grandeurs correspondantes

Utilisée dans de nombreux domaines, la thermographie permet de visualiser à distance la température d’un objet ou d’une personne. En médecine, l’imageur transforme le rayonnement infrarouge mesuré dans une bande spectrale comprise entre et m en un signal électrique pour le coder ensuite en fausse couleur.

La thermographie (infrarouge)


Calculer la bande de fréquence et d’énergie du photon détecté.
Voir la correction
Voir la correction

13
La radiothérapie

RAI/ANA : Associer les unités de mesure à leurs grandeurs correspondantes

La radiothérapie est un traitement local contre le cancer. Avec l’aide d’un accélérateur linéaire, on expose une personne à un rayonnement ionisant d’une fréquence voisine de Hz pour bloquer la capacité des cellules cancérigènes à se multiplier.

La radiothérapie

1. Calculer l’énergie transportée par le photon en MeV.


2. Comparer sa valeur avec celle du visible ( eV en moyenne) et l’infrarouge (exercice
12
). Conclure.
Voir la correction

Supplément numérique
La quantification d’énergie


E
Le lithium

Compétence

Bien que très utilisé dans la production d’accumulateurs rechargeables, ce métal alcalin n’existe pas à l’état natif car il s’oxyde très rapidement. C. Gmelin a observé dès 1818 que ses sels donnent une flamme rouge et intense.

1. Donner une explication à l’existence de niveaux d’énergie dans un atome tel que le lithium.


2. Calculer l’écart d’énergie correspondant à la transition entre le premier état excité et le fondamental.


3. Après avoir calculé, en joules, l’énergie du photon émis, vérifier si la longueur d’onde est cohérente avec la couleur observée.


Données

Niveaux d’énergie de l’atome de lithium (eV)
Voir la correction

Une notion, trois exercices


DIFFÉRENCIATION
Savoir-faire : Exploiter un diagramme de niveaux d’énergie en utilisant les relations et

INFO :

L’hydrogène est l’élément majeur de l’Univers. Tandis que le gaz dihydrogène est très utilisé dans l’industrie du pétrole pour ses propriétés chimiques, on utilise l’atome d’hydrogène en laboratoire afin de régler précisément d’autres appareils à l’aide d’une lampe à décharge.

14
L’atome d’hydrogène : série de Paschen

Voir la correction
APP : Extraire une information utile

1. Déterminer la différence d’énergie , en eV, associée au passage de l’électron du niveau d’énergie 7 au niveau d’énergie 3.


2. Exprimer cette différence en joule.


3. Que devient cette énergie cédée par l’atome ?


4. Déterminer la fréquence, puis la longueur d’onde de la radiation associée.
Voir la correction
Voir la correction

15
L’atome d’hydrogène : série de Balmer

APP : Maîtriser le vocabulaire

1. Déterminer la différence d’énergie , en joule, associée à la transition d’énergie entre les niveaux 3 et 2.


2. Déterminer la fréquence, puis la longueur d’onde de la radiation émise.


3. À quel domaine appartient la radiation émise ?
Voir la correction
Voir la correction

16
L’atome d’hydrogène : série de Lyman

RAI/ANA : Construire un raisonnement, communiquer sur les étapes

Certaines galaxies émettent une raie dite « Lyman-alpha » de longueur d’onde nm (doc. 1).

Déterminer la transition responsable de cette émission.
Voir la correction

Doc. 1
Diagramme des niveaux d’énergie de l’atome d’hydrogène

Diagramme des niveaux d’énergie de l’atome d’hydrogène
Utilisation des cookies
Lors de votre navigation sur ce site, des cookies nécessaires au bon fonctionnement et exemptés de consentement sont déposés.