Le modèle corpusculaire : le photon et quanta d'énergie

Première générale Spé · Physique-Chimie Spé 1ère

À retenir

• La lumière est formée de photons : masse nulle, vitesse c, énergie E = h = hc/. • h = 6,63 10^-34 J·s et 1\ eV = 1,60 10^-19 J. • Photons visibles : de 1,6 eV (rouge) à 3,1 eV (violet). • Nombre de photons par seconde : N = P/E.

Le cours

1. Le photon Pour interpréter les échanges d'énergie entre lumière et matière, Einstein propose en 1905 que la lumière elle-même soit formée de photons : des particules de masse nulle, se déplaçant à la vitesse c, transportant chacune un quantum d'énergie. E = h = hc/ h = 6,63 10^-34\ Js E en joules, en hertz, en mètres. L'énergie d'un photon ne dépend que de sa fréquence : un photon ultraviolet est plus énergétique qu'un photon rouge. 2. L'électronvolt Les énergies des photons sont minuscules en joules. On utilise l'électronvolt : 1\ eV = 1,60 10^-19\ J Les photons visibles ont une énergie comprise entre environ 1,6 eV (rouge, 800 nm) et 3,1 eV (violet, 400 nm). 3. Méthode 1. Convertir en mètres. 2. Calculer E = hc/ en joules. 3. Diviser par 1,60 10^-19 pour l'avoir en eV ; pour le chemin inverse, multiplier les eV par 1,60 10^-19 avant de calculer = hc/E. 4. Pour un faisceau de puissance P, le nombre de photons émis par seconde est N = P/E. Mini-exemple : à 500 nm, E = 6,63 10^-34 3,00 10^85,00 10^-7 3,98 10^-19 J 2,49 eV. 4. Attention Une lumière plus intense ne contient pas des photons plus énergétiques, mais plus de photons : l'énergie de chaque photon est fixée par sa fréquence.

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