Quantification de l'énergie et modèle du photon

Terminale générale Spé · Physique-Chimie Spé Terminale

À retenir

• Modèle du photon : particule de lumière sans masse se déplaçant à la vitesse c. • Relation de Planck-Einstein : E = h = h c/. • Constante de Planck : h = 6,63 10^-34 Js. • Conversion électron-volt : 1 eV = 1,60 10^-19 J. • Produit h c 1,989 10^-25 Jm 1240 eVnm.

Le cours

Hypothèse de Planck, relation de Planck-Einstein et quanta de lumière À la fin du XIXe siècle, la physique classique ondulatoire échoue à expliquer le rayonnement du corps noir (« catastrophe ultraviolette ») et l'effet photoélectrique : • En 1900, Max Planck émet l'hypothèse révolutionnaire que les échanges d'énergie entre matière et rayonnement s'effectuent par « paquets » élémentaires discontinus et insécables appelés quanta d'énergie. • En 1905, Albert Einstein généralise cette idée en postulant que la lumière elle-même est corpusculaire : elle est constituée d'un flux de particules d'énergie pure, de masse au repos nulle et se déplaçant à la vitesse c, appelées ultérieurement photons. • Relation de Planck-Einstein : L'énergie E transportée par un photon associé à une onde électromagnétique de fréquence (ou f) et de longueur d'onde dans le vide _0 est : E = h = h c/_0 • Dans cette relation universelle : - h est la constante de Planck : h 6,63 10^-34 Js - c est la vitesse de la lumière dans le vide : c = 3,00 10^8 m/s. - E s'exprime en Joules (J) ou couramment en électron-volts (eV) : 1 eV = 1,602 10^-19 J • Conséquence fondamentale : L'énergie d'un photon est inversement proportionnelle à sa longueur d'onde. Un photon bleu est plus énergétique qu'un photon rouge ; un photon X est des milliers de fois, et un photon gamma jusqu'à des millions de fois, plus énergétique qu'un photon de lumière visible.

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