Correction exercices livre « Niveaux d’énergie » - P 83 Exercices n°19 et 20 P 83 a.

Correction exercices livre « Niveaux d’énergie » - P 83

a. Le diagramme présente des niveaux discrets d’énergie possible pour l’atome.

b. E1=0 est le niveau fondamental

Les autres niveaux correspondent à des états excités de l’atome ; ne sont donc des niveaux excités.

c. La quantification se traduit par l’existence de raies d’émission dans le spectre.

a. Calcul de la longueur d’onde de la radiation émise lors de la transition du niveau 4 au niveau 3 : L’énergie du photon est : E_photon h f avec



f  c d’où

 c E_photon  h L’énergie qu’emporte le photo correspond à l’énergie que perd l’atome au cours de sa désexcitation : E_photon  E  E₃ E₄

On a donc : E3 E4

 c h

 soit :

4

3 E

E c h



 



A.N. E3 – E4 = -1,26 eV = -2,02x10^-19J λ = 9,87x10^-7 m = 987 nm

Il s’agit d’une raie d’émission ; l’atome perd de l’énergie.

b. De la même façon :

3

5 E

E c h



 



A.N. E5 – E3 = 2,28 eV = 3,65x10^-19J λ = 5,45x10^-7 m = 545 nm

Il s’agit d’une raie d’absorption ; l’atome gagne de l’énergie.

c. Représentation :

h.f1

h.f2

N°27 :

a. Es électrons apportent l’énergie nécessaire pour exciter les atomes (au cours des chocs).

b. En utilisant le même raisonnement que précédemment : En

E₀ 

 c h



Avec E0 = 0, on arrive à : En

 c h



A.N. Pour λ1 = 589,0 nm E1 = 3,737x10^-19 J = 2,105 eV Pour λ2 =589,6 nm E2 = 3,369x10^-19 J = 2,103 eV c. Représentation : λ1 < λ2 donc E1 > E2

N° 29 :

Calculons l’énergie du photon :

 c E_photon h

 A.N. Ephoton = 4,33x10^-19 J = 2,71 eV Calculons les différents ΔE possibles dans l’atome :

E0 – E1 = -1,31 eV E0 – E2 = -2,39 eV E0 – E3 = -2,71 eV

On remarque que Ephoton = E₀ E₃ . Il s’agit donc de la transition du niveau 3 vers le niveau 0.

N°32 :

- Pour être ionisé, un atome d’hydrogène nécessite l’énergie ΔE = 0 – Ef = 13,6 eV = 2,18x10^-18 J - Cette énergie est apportée par un photon auquel on peut faire correspondre une radiation

lumineuse de longueur d’onde : |𝛥𝐸|

 c h

 soit 𝜆 = ^{ℎ .𝑐}

𝛥𝐸

A.N. λ = 9,11x10^-8 m = 91,1 nm

- Cette radiation appartient au domaine des U.V. et est produite par une 4 étoiles très chaudes qui appartiennent à la nébuleuse.

Les atomes ionisés captent des électrons. Au cours de la recombinaison de l’électron avec l’atome, celui-ci se désexcite en passant par différents niveaux d’énergies.

En particulier on a de nombreuses transitions du niveau E3 vers E2 au cours de laquelle il y a émission d’un photon de longueur d’onde :

4

3 E

E c h



 

 A.N. λ = 6,58x10^-7 m = 658 nm

- Cette radiation correspond à l’émission d’une raie intense rouge dans le spectre.

E0

E2

E1

h.f1 h.f2

- En superposant de la lumière bleue correspondant à la raie d’émission présente dans le spectre (produite lors d’une autre transition), la nébuleuse émet une lumière de couleur rouge –

magenta (synthèse additive).