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Niveau terminale
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Longueur d'onde et énergie

Posté par
Minisim25
13-08-15 à 22:33

Bonjour.

Je me dois de faire quelques exercices avant mon passage en terminale.

Seulement, sur cet exercice, je bloque dès la première question... Trou de mémoire, cela m'étonne.

ENONCE :


Les raies du spectre de l'atome de mercure résultent
des transitions de l'atome entre ses différents niveaux
d'énergie.

Le diagramme ci contre représente certains
niveaux d'énergie de l'atome de mercure.

1. Quelle est, en joule, la diminution d'énergie d'un atome passant du niveau d'énergie ξ1 au niveau d'énergie ξ0 ?

2. Calculer la longueur d'onde dans le vide du photon pouvant être émis lors de cette transition.

3. A quelle domaine de longueur d'onde appartient cette radiation?

Données :

c = 3,00 . 108 m/s

1 eV = 1,60 . 10-19 J

h = 6,63 . 10-34 j/s

MES REPONSES :

1. Est ce qu'une "simple" soustraction suffit ?

2. Je ne sais pas

3. A voir selon la réponse à la 2., ...

Merci d'avance de votre aide

Longueur d\'onde et énergie

Posté par
Coll Moderateur
re : Longueur d'onde et énergie 14-08-15 à 07:49

Re - bonjour,

1.)
Pas seulement. Tu vois sur le diagramme que les niveaux d'énergie ont des valeurs exprimées en électron-volts. Or on demande cette diminution d'énergie en joule
Donc... une soustraction et une conversion d'unités.

Posté par
Minisim25
re : Longueur d'onde et énergie 14-08-15 à 09:10

1. Diminution de 7,63 . 10^-19 J (4,77 eV).

Posté par
Coll Moderateur
re : Longueur d'onde et énergie 14-08-15 à 12:18

Erreur dans la soustraction :

-10,44 - (-5,77) = -4,67 eV

soit une diminution d'énergie de 7,47.10-19 joule

2.) Quelle est donc la fréquence de la radiation émise ?
Et, en conséquence, que vaut la longueur d'onde dans le vide de cette radiation ?

Posté par
Minisim25
re : Longueur d'onde et énergie 14-08-15 à 12:54

Merci

Euh, la fréquence ... il n'existe pas de relation entre la fréquence et l'énergie :/

Je ne sais pas, j'ai oublié

Posté par
Coll Moderateur
re : Longueur d'onde et énergie 14-08-15 à 14:52

Bien sûr qu'il existe une relation entre la fréquence d'une radiation et l'énergie des photons de cette radiation.

Tu as oublié ? Alors c'est le moment de considérer avec la plus grande attention les unités (ou de faire une analyse dimensionnelle si tu sais la faire).

L'énergie : unité le joule symbole J (avec un J majuscule, en l'honneur de James Prescott Joule)
La fréquence : unité le hertz (sachant que le hertz est l'inverse de la seconde ; 1 Hz = 1 / 1s)
L'énoncé te rappelle la valeur de la constante de Planck h ; h = 6,63.10-34 joule / seconde (symboles : J/s ou J.s-1)

Les grandeurs sont souvent représentées par :
E pour l'énergie
h pour la constante de Planck
pour la fréquence

La mémoire revient ?

Posté par
Minisim25
re : Longueur d'onde et énergie 14-08-15 à 16:34

E = hv

avec E l'énergie en J
h, constante de Planck en J/s
v, la fréquence en Hz

7,47.10-19 = 6,63.10-34 . v

v = 1,13.1015 s

Pour trouver en Hertz on fait 1/1,13.1015 ???!!!

8,85.10-16 Hz

Posté par
Coll Moderateur
re : Longueur d'onde et énergie 14-08-15 à 16:43

L'unité de la constante de Planck que tu as copiée dans ton énoncé est fausse.

L'unité de la constante de Planck est joule seconde ou J.s

E en joule
h en J.s
en Hz ou s-1 ou 1/s

En multipliant h par , on retrouve bien une énergie : \texte{joule \times seconde \times \dfrac{1}{seconde}\,=\,joule}

Oui : E = h

et donc :

= E / h

Application numérique : 1,13.1015 Hz

Quelle est la longueur d'onde correspondante dans le vide ?

Posté par
Minisim25
re : Longueur d'onde et énergie 14-08-15 à 22:35

Oh, okay, désolée...

LA LONGUEUR D'ONDE CORRESPONDANTE DANS LE VIDE :

= c/v (comment faire vous pour faire le trait de fraction verticalement ?)

= 3,00 . 108 / 1,13.1015 = 2,65.10-07 m (la conversion est nanomètre est à faire je suppose...)

pourriez vous me donner une astuce pour convertir facilement ? car je perds un temps fou à le faire, je ne sais pas dans quel sens aller

1 nm = 1,00.10-9 m mais ça m'aide pas à grand chose

Posté par
Coll Moderateur
re : Longueur d'onde et énergie 15-08-15 à 07:40

Oui

\lambda\, =\, \dfrac{c}{\nu}\,=\,\dfrac{3,00.10^8}{1,13.10^{15}}\,\approx \, 2,65.10^{-7}\ \rm{m}

Les conversions ? Rien de plus simple :

Tu sais que :

1\ \rm{nm}\,=\,1.10^{-9}\ \rm{m}
tu en déduis immédiatement que :
1\ \rm{m}\,=\,\dfrac{1}{1.10^{-9}}\,=\,1.10^9\ \rm{nm}

Donc... il suffit de remplacer l'unité \rm{m} par sa valeur :

\lambda\, \approx \, 2,65.10^{-7}\ \rm{m}

\lambda\, \approx \, 2,65.10^{-7} \times 1.10^9\  \rm{nm}\, =\, 2,65.10^2\  \rm{nm}\, =\, 265\  \rm{nm}
_____________

Réponse à la troisième question ?

Posté par
Minisim25
re : Longueur d'onde et énergie 15-08-15 à 10:53

Merci beaucoup !!!!

Cette radiation appartient au domaine de longueur d'onde nommé les ultraviolets UV

Posté par
Coll Moderateur
re : Longueur d'onde et énergie 15-08-15 à 11:38

Oui, une radiation de fréquence 1,13 PHz (soit une longueur d'onde dans le vide de 265 nm) appartient bien au domaine ultra-violet.
___________

Tu te rends compte que tu as beaucoup de travail pour te mettre au niveau. Continue et bon courage !

Je t'en prie et à une prochaine fois !

Posté par
ScoutPlayer
re : Longueur d'onde et énergie 21-12-15 à 15:23

Avec le même schéma mais pour des valeurs différents :
E0 : -10.4
E1 : -5.77
E2 : -5.55
E3 : -4.98
E4 : -3.73

J'ai cette question que je ne comprends pas :

Une raies du spectre de l'atome de mercure a pour longueur d'onde LAMBDA 1 = 683 nm. Trouver entre quels niveaux d'énergie se fait l'émission de ce photon.



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