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MODELE CORPUSCULAIRE DE LA LUMIERE INTERACTION LUMIERE MATIERE

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Academic year: 2022

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(1)

I. LA LUMIERE : ONDE ET PARTICULE

1. Modèle ondulatoire de la lumière (rappel)

2. Modèle corpusculaire de la lumière – Le photon

Application : Déterminer l’énergie transportée par un photon émis par un laser rouge dont la radiation a pour longueur d’onde λ = 632 nm

Dualité onde – corpuscule : La lumière présente des propriétés d’onde et de particule

La lumière est une onde : propagation d'une vibration de nature électromagnétique

Chaque radiation lumineuse est caractérisée par sa ……… de vibration ν (Hz) ou par sa

……… λ (nm). La longueur d’onde et la fréquence étant reliées par la relation :

Avec

Les particules de lumière sont appelées des ………

Un photon est toujours en mouvement et se déplace à la ……… de la lumière du milieu considéré. Il n’a ni……… ni charge électrique

Chaque photon, associé à une radiation de longueur d'onde dans le vide λ et de fréquence ν, transporte un quantum d'énergie de valeur :

𝐸𝑝ℎ𝑜𝑡𝑜𝑛=

Avec h constante de Planck (h = 6,63×10-34 J.s), Ephoton en ……… (J), ν en ……, λ en ……… et c en ………

ONDES ET SIGNAUX CHAPITRE 12

Cours

MODELE CORPUSCULAIRE DE LA LUMIERE INTERACTION LUMIERE MATIERE

Les énergies mises en jeu dans ce domaine (microscopique) sont exprimées en électron-volt : 1 eV = ……… J.

(2)

II. QUANTIFICATION DE L’ENERGIE DES ATOMES

✓ À chaque répartition des électrons sur les couches électroniques, correspond un

……… d'énergie de l'atome.

✓ Pour qu'un électron passe d'une couche électronique proche du noyau à une couche plus éloignée, il doit recevoir de ……….. ; il en ………..

dans le cas contraire.

1. Diagramme d’énergie

On utilise un diagramme énergétique pour représenter les différents niveaux d’énergie intrinsèque à l’atome

Remarque : Dans l'état d'énergie nulle, l'atome est ionisé.

2. Transitions atomiques

Le passage d’un niveau d’énergie Ei à un autre Ef est appelé ………... L’énergie perdue ou gagnée par l’atome est notée ΔE.

• Si Ei < Ef , (ΔE = Ef - Ei > 0) l’atome ……….. de l’énergie du monde extérieur : il subit une

………. On représente cette transition par une flèche droite orientée de bas en haut.

• Si Ei > Ef , (ΔE = Ef - Ei < 0) l’atome ………… de l'énergie et en fournit donc au monde extérieur : il subit une ………... On représente cette transition par une flèche droite orientée de haut en bas.

Un atome ne peut exister que dans des états d'énergie bien ………, chaque état étant caractérisé par un

……… d'énergie. L'énergie d'un atome est donc ……….

Le niveau d’énergie le plus faible d’un atome correspond à son état stable ; il est appelé ………… ………..

Sinon, on dit qu'il est dans un état

……… ; les états excités sont

……… (durée de vie de l’ordre de 10-8 s).

Diagramme de niveaux d’énergie de l’atome d’hydrogène

(3)

3. Interprétation des spectres de raies

Émission de lumière : Un atome excité retourne spontanément à son état fondamental ou à un état d'énergie plus faible. En se désexcitant, c'est à dire en passant d'un état excité d'énergie Esup à un état d'énergie plus faible Einf, l'atome émet un ……….. qui emporte l'énergie perdue par l'atome : Ephoton = Esup – Einf = …….. Cette émission de photon est représentée par une flèche ondulée « sortante ». Elle se traduit par l'émission d'une radiation de longueur d'onde dans le vide :

𝜆 =

Remarque : Si cette radiation fait partie du domaine du visible, on pourra observer une raie colorée dans le spectre d'émission de l'atome.

Absorption de lumière : Un atome dans un état d'énergie Einf peut absorber un photon d'énergie Ephoton s'il possède un niveau d'énergie supérieure Esup tel que Ephoton = ……… .Cette absorption de photon est représentée par une flèche ondulée « ……….. ».

Elle se traduit par l'absorption d'une radiation de longueur d'onde dans le vide :

Remarque : Si cette radiation fait partie du domaine du visible, on pourra observer une raie noire dans le spectre d'absorption de l'atome

Les énergies des photons qu'un atome peut échanger ne peuvent prendre que des valeurs discrètes et ces valeurs sont les ……… que le photon soit émis ou absorbé.

𝜆 =

Le spectre d'un atome est un spectre de raies et les raies ont les mêmes ………. dans les spectres d'émission que dans les spectres ……….

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