Première S 2015-2016
Kartable
Première S 2015-2016

Les sources de lumière colorée

Spectre

Un spectre lumineux est la figure obtenue par décomposition de la lumière par un spectroscope (dispositif qui contient un prisme ou un réseau) et qui permet d'observer l'ensemble des radiations émises par une source lumineuse.

Longueur d'onde

La longueur d'onde est une grandeur physique caractérisant une radiation. Elle se note λ et s'exprime en mètres (m).

Type de lumièreMonochromatiquePolychromatique
Spectre composéD'une seule raieD'un fond continuDe plusieurs raies
Exemple de sourcesLaserSoleil, lampes à incandescenceTubes "néon", lampes fluocompactes (à économie d'énergie)
Modèle OndulatoireCorpusculaire
Formule associéec(m.s1)=λ(m)×ν(Hz)Ephoton(J)=h(J.s)×ν(Hz)
Grandeurs
  • c : célérité (vitesse) de la lumière, dans le vide : c=3,00×108 m.s−1.
  • λ : longueur d'onde de la radiation, en m
  • v : fréquence de la radiation, en Hz
  • Ephoton : énergie d'un photon, en J
  • h : constante de Planck, h=6,63×1034 J.s
  • v : fréquence de la radiation, en Hz

Formule liant l'énergie d'un photon à la longueur d'onde de la radiation associée

La formule liant l'énergie d'un photon Ephoton et la longueur d'onde λ de la radiation associée est :

Ephoton(J)=h(J.s)×c(m.s1)λ(m)

Conversion de l'énergie en électron-volt (eV)

On exprime souvent les énergies des photons en électron-volt (eV), unité plus adaptée aux énergies des photons associés à des rayonnements visibles :

Ephoton(eV)=Ephoton(J)1,60×1019.

Conversion de la température en kelvin (K)

Le kelvin (K) est l'unité de température absolue du système international. La relation qui permet de convertir une température exprimée en °C en K est :

T(K)=T(°C)+273,15

Loi de Wien

La loi de Wien relie la température T de surface de la source, exprimée en kelvin (K), et la longueur d'onde λmax, exprimée en mètres (m) de son maximum d'émission :

λmax(m)×T(K)=2,898×103 m.K

Quantification de l'énergie d'un atome, états fondamental et excité

L'énergie d'un atome (ou d'un ion) ne peut prendre que certaines valeurs, en nombre restreint, qui dépendent de la nature de l'atome : on dit que l'énergie de l'atome est quantifiée. On représente sur un diagramme d'énergie les niveaux d'énergie accessibles pour un atome, que l'on numérote avec l'indice n appelé nombre quantique.

  • n = 1 caractérise l'état fondamental : l'énergie de l'atome est minimale, sa stabilité est maximale.
  • Les nombres quantiques n > 1 caractérisent les états excités de l'atome.
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Diagramme énergétique de l'atome d'hydrogène

Interaction atome − photon

InteractionÉmission d'un photonAbsorption d'un photon
Énergie du photonEphoton=|ΔEatome|=|EfinalEinitial|Ephoton=ΔEatome=EfinalEinitial
Longueur d'onde de la radiationλ(m)=h(J.s)×c(m.s1)Ephoton(J)=h(J.s)×c(m.s1)|Efinal(J)Einitial(J)|λ(m)=h(J.s)×c(m.s1)Ephoton(J)=h(J.s)×c(m.s1)Efinal(J)Einitial(J)
Représentation de la transition
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Représentation de l'émission d'un photon

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Représentation de l'absorption d'un photon

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