physique (première) · Chapitre 8 · Exercice de TD

Un atome possède quatre niveaux d'énergie

La lumière : images, couleurs, photons · Photons et niveaux d'énergie · niveau 3 (difficile)

Énoncé

Un atome possède quatre niveaux d'énergie : $E_{1} = - 5, 00$ eV (fondamental), $E_{2} = - 3, 00$ eV, $E_{3} = - 2, 20$ eV, $E_{4} = - 1, 50$ eV. Données : $h = 6, 63 \times 1 0^{- 34} Js$ , $c = 3, 00 \times 1 0^{8} m / s$ , $1$ eV $= 1, 6 \times 1 0^{- 19} J$ .

Calculer l'énergie et la longueur d'onde du photon émis lors de la transition $2 \to 1$ . Dans quel domaine se situe-t-elle ?
Même travail pour $3 \to 1$ et $4 \to 1$ .
Les transitions $3 \to 2$ et $4 \to 2$ donnent-elles des photons visibles ?
Un photon d'énergie $1, 20$ eV traverse un échantillon de ces atomes, tous dans l'état fondamental. Est-il absorbé ?

Corrigé de la question 1

Il est commode d'établir une fois pour toutes la constante de conversion :

$\frac{h c}{e} = \frac{6 , 63 \times 1 0 ^{- 34} \times 3 , 00 \times 1 0 ^{8}}{1 , 6 \times 1 0 ^{- 19}} = 1, 24 \times 1 0^{- 6} eV m, soit λ (nm) = \frac{1 , 24 \times 1 0 ^{3}}{Δ E ( eV )} .$

1. $Δ E = E_{2} - E_{1} = - 3, 00 - (- 5, 00) = 2, 00$ eV, donc $λ = \frac{1 240}{2 , 00} = 6, 2 \times 1 0^{2}$ nm : dans le visible, rouge-orangé.

Question 2 : comment l'IA t'aide

2. Même travail pour $3 \to 1$ et $4 \to 1$ .

Élève

Pour la question 2, je dois refaire la même chose que pour $2 \to 1$ , mais avec $E_{3}$ et $E_{4}$ ? Je ne sais pas trop par quoi commencer.

Oui, c'est la même démarche. Avant de calculer une longueur d'onde, quelle grandeur faut-il d'abord obtenir pour chaque transition ?

Élève

L'énergie du photon, donc la différence entre les deux niveaux. Pour $3 \to 1$ , je prends $E_{3} - E_{1}$ ?

C'est bien la bonne différence à poser. Fais attention au signe quand tu soustrais deux nombres négatifs : que vaut $E_{3} - E_{1}$ avec les valeurs de l'énoncé ?

L'IA ne donne pas la réponse : elle pose la question qui fait avancer. À toi de continuer.

Continue cet exercice avec l'IA

Reprends la question 2 là où le dialogue s'arrête, puis la suite de l'exercice.

Continuer avec l'IA — gratuit, sans inscription

Gratuit, sans inscription. L'IA te guide pas à pas, sans te donner la réponse.

Le cours du chapitre · Tous les exercices du chapitre

Continuer avec l'IA, gratuit →