Utiliser la relation énergie et fréquence Problème

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Dernière modification : 07/08/2019 - Conforme au programme 2019-2020

Dans un laser hélium-néon, un mélange des deux gaz à basse pression est soumis à des décharges électriques. À ce stade, seuls les atomes d'hélium sont excités et entrent en collision avec des atomes de néon dans leur état fondamental.

Parmi les trois transitions proposées sur le schéma suivant, laquelle correspond à l'excitation de l'atome de néon ?

Proposition n°1.

Proposition n°2.

Proposition n°3.

Aucune des trois.

La figure suivante représente trois désexcitations possibles de l'atome de néon au cours de laquelle un photon est émis :

Pour chacune des désexcitations proposées, quelle est l'énergie du photon émis ?

On rappelle qu'un électron-Volt (eV) correspond à 1{,}6 \times 10^{-19} J.

Transition n°1 : 5{,}9 \times 10^{-20} J
Transition n°2 : 1{,}94 \times 10^{-19} J
Transition n°3 : 3{,}14 \times 10^{-19} J

Transition n°1 : 4{,}9 \times 10^{-20} J
Transition n°2 : 2{,}94 \times 10^{-19} J
Transition n°3 : 4{,}14 \times 10^{-19} J

Transition n°1 : 4{,}9 \times 10^{-20} J
Transition n°2 : 5{,}94 \times 10^{-19} J
Transition n°3 : 7{,}14 \times 10^{-19} J

Transition n°1 : 3{,}6 \times 10^{-19} J
Transition n°2 : 1{,}24 \times 10^{-19} J
Transition n°3 : 3{,}54 \times 10^{-19} J

Quelles sont les trois fréquences, ainsi que les longueurs d'onde associées à ces trois transitions ?

Données :

La célérité de la lumière dans le vide : c= 3{,}00\times 10^8 m·s^-1
La valeur de la constante de Planck : h= 6{,}63\times 10^{-34} J·s

Pour la transition 1 : \nu_1 = 8{,}9\times10^{13} Hz et \lambda_1 = 3{,}4\times10^{-6} m
Pour la transition 2 : \nu_2 = 2{,}93\times10^{14} Hz et \lambda_2 = 1{,}02\times10^{-6} m
Pour la transition 3 : \nu_3 = 4{,}74\times10^{14} Hz et \lambda_3 = 6{,}33\times10^{-7} m

Pour la transition 1 : \nu_1 = 8{,}9\times10^{-13} Hz et \lambda_1 = 3{,}4\times10^{6} m
Pour la transition 2 : \nu_2 = 2{,}93\times10^{-14} Hz et \lambda_2 = 1{,}02\times10^{6} m
Pour la transition 3 : \nu_3 = 4{,}74\times10^{-14} Hz et \lambda_3 = 6{,}33\times10^{7} m

Pour la transition 1 : \nu_1 = 7{,}9\times10^{-13} Hz et \lambda_1 = 4{,}4\times10^{6} m
Pour la transition 2 : \nu_2 = 1{,}93\times10^{-14} Hz et \lambda_2 = 2{,}02\times10^{6} m
Pour la transition 3 : \nu_3 = 3{,}74\times10^{-14} Hz et \lambda_3 = 5{,}33\times10^{7} m

Pour la transition 1 : \nu_1 = 7{,}9\times10^{13} Hz et \lambda_1 = 4{,}4\times10^{-6} m
Pour la transition 2 : \nu_2 = 1{,}93\times10^{14} Hz et \lambda_2 = 2{,}02\times10^{-6} m
Pour la transition 3 : \nu_3 = 3{,}74\times10^{14} Hz et \lambda_3 = 5{,}33\times10^{-7} m

Parmi les trois transitions précédentes, quelle est celle qui est visible ? Quelle est sa couleur ?

La troisième transition appartient au domaine visible, elle est rouge-orangé.

La deuxième transition appartient au domaine visible, elle est violette.

La première transition appartient au domaine visible, elle est verte.

Aucune de ces transitions n'appartient au domaine du visible.