Bilan : Synthèse et méthode sur Modèle ondulatoire et corpusculaire de la lumière
Première générale Spé · Physique-Chimie Spé 1ère
À retenir
• Modèle ondulatoire pour la propagation ; modèle du photon pour les échanges d'énergie avec la matière. • = c/ ; E = h = hc/ ; 1\ eV = 1,60 10^-19 J. • Raie d'un atome : |E_p - E_n| = hc/. • L'effet d'une lumière sur la matière dépend de l'énergie de chaque photon, pas de la puissance.
Le cours
1. Les relations du chapitre RelationUsage = c/, c = 3,00 10^8 m/spasser de la fréquence à la longueur d'onde (dans le vide) E = h = hc/, h = 6,63 10^-34 J·sénergie d'un photon 1\ eV = 1,60 10^-19 Jconversion des énergies microscopiques |E_p - E_n| = hc/ d'émission ou d'absorption d'un atome N = P/Enombre de photons par seconde d'un faisceau _ T = 2,90 10^-3 m·Ktempérature d'un corps chaud (Wien) 2. Quel modèle choisir ? Modèle ondulatoire pour tout ce qui concerne le trajet de la lumière : propagation, dispersion, interférences. Modèle du photon pour tout échange d'énergie avec la matière : absorption, émission, spectres de raies, effet photoélectrique, cellules photovoltaïques, dégâts causés par les UV. Ce qui décide d'un effet sur la matière (électron arraché, molécule cassée, atome excité), c'est l'énergie de chaque photon, donc sa longueur d'onde ; la puissance ne fait que fixer le nombre de photons. 3. Méthode générale 1. Écrire les données en unités SI : en m, en Hz, E en J. 2. Identifier le modèle et la relation utile dans le tableau. 3. Faire le calcul littéral, puis l'application numérique. 4. Convertir le résultat dans l'unité parlante (nm, eV). 5. Contrôler l'ordre de grandeur : visible 400–800 nm, photons visibles 1,6–3,1 eV, fréquences visibles de l'ordre de 10^14 Hz. 4. Pièges fréquents Utiliser des eV dans = hc/E sans les convertir en joules. Oublier le 10^-9 des nanomètres. Se tromper de signe avec des niveaux d'énergie négatifs. Confondre intensité (nombre de photons) et énergie de chaque photon.
Dans ce chapitre
- Propagation rectiligne de la lumière et vitesse de Seconde
- Spectre de la lumière blanche et dispersion par un prisme de Seconde
- Spectres d'émission et d'absorption de Seconde
- Le modèle ondulatoire de la lumière : ondes électromagnétiques
- Le spectre électromagnétique global
- Limites du modèle ondulatoire classique : le rayonnement du corps noir
- Le modèle corpusculaire : le photon et quanta d'énergie
- Effet photoélectrique : description et interprétation quantique
- Bilan énergétique de l'effet photoélectrique
- Dualité onde-corpuscule de la lumière
- Niveaux d'énergie atomique et quantification
- Spectres de raies et identification chimique des étoiles
- Applications technologiques des photons : lasers et cellules photovoltaïques
- Bilan : Synthèse et méthode sur Modèle ondulatoire et corpusculaire de la lumière