Terminale S 2016-2017
Kartable
Terminale S 2016-2017

Calculer l'énergie d'un photon

Méthode 1

À partir de la fréquence v du photon

Les photons sont des particules de lumière transportant une énergie E et ayant une fréquence v. Si l'on connaît la valeur de la fréquence, on calcule la valeur de l'énergie du photon à partir de la relation de Planck-Einstein.

Calculer l'énergie en eV d'un photon de fréquence ν=1,5×1015 Hz.

Données :

  • La constante de Planck h=6,63×1034 J.s
  • 1eV=1,60×1019 J
Etape 1

Rappeler la relation de Planck-Einstein

On rappelle la relation de Planck-Einstein (ou simplement relation de Planck) entre l'énergie E (en J) transportée par un photon et sa fréquence v (en Hz) :

E=h×ν

h (J.s) est la constante de Planck dont la valeur est donnée dans l'énoncé.

La relation de Planck-Einstein entre l'énergie E transportée par un photon et sa fréquence v est :

E=h×ν

Etape 2

Relever la valeur de la fréquence v

On relève la valeur de la fréquence v fournie dans l'énoncé. Cette valeur doit être exprimée en Hz (on effectue la conversion si nécessaire).

D'après l'énoncé, on a :

ν=1,5×1015 Hz

Etape 3

Effectuer l'application numérique

On effectue l'application numérique afin de calculer la valeur de l'énergie transportée par le photon.

On obtient :

E=(6,63×1034)×(1,5×1015)

E=9,945×1019 J

Etape 4

Exprimer le résultat avec le bon nombre de chiffres significatifs

On écrit le résultat avec le même nombre de chiffres significatifs que le paramètre possédant le plus petit nombre de chiffres significatifs.

Le résultat doit être exprimé avec deux chiffres significatifs :

E=9,9×1019 J

Etape 5

Convertir le résultat dans l'unité demandée

L'énergie calculée est exprimée en J. On vérifie que le résultat soit exprimé dans l'unité demandée dans l'énoncé. Si ce n'est pas le cas, on effectue les conversions nécessaires.

L'énergie doit être exprimée en eV. On effectue la conversion nécessaire :

E=9,9×10191,60×1019

E=6,2 eV

Méthode 2

À partir de la longueur d'onde λ du photon

Les photons sont des particules de lumière transportant une énergie E et ayant une fréquence v. Si l'on connaît la valeur de la fréquence, on calcule la valeur de l'énergie du photon à partir de la relation de Planck-Einstein.

Calculer l'énergie en eV d'un photon de longueur d'onde λ=600 nm.

Données :

  • La constante de Planck h=6,63×1034 J.s
  • 1eV=1,60×1019 J
Etape 1

Rappeler la relation de Planck-Einstein

On rappelle la relation de Planck-Einstein (ou simplement relation de Planck) entre l'énergie E (en J) transportée par un photon et sa fréquence v (en Hz) :

E=h×ν

h (J.s) est la constante de Planck dont la valeur est donnée dans l'énoncé.

La relation de Planck-Einstein entre l'énergie E transportée par un photon et sa fréquence v est :

E=h×ν

Etape 2

Rappeler la formule liant la longueur d'onde λ, la célérité de la lumière c et la fréquence v

On rappelle la formule permettant d'exprimer la fréquence v (en Hz) en fonction de la célérité de la lumière c (en m.s−1) et de la longueur d'onde λ (en m) :

ν=cλ

Or, la formule permettant d'exprimer la fréquence v en fonction de la célérité de la lumière c et de la longueur d'onde λ est :

ν=cλ

Etape 3

Déduire la relation liant l'énergie E transportée par le photon et sa longueur d'onde λ

On déduit de la relation de Planck-Einstein et de la relation précédente l'expression de l'énergie E (en J) transportée par le photon en fonction de sa longueur d'onde λ (en m) :

E=h×cλ

On en déduit que :

E=h×cλ

Etape 4

Relever la valeur de la longueur d'onde λ

On relève la valeur de la longueur d'onde λ fournie dans l'énoncé. Cette valeur doit être exprimée en m.

La valeur de la longueur d'onde est donnée dans l'énoncé et doit être convertie en mètres :

λ=6,00×107 m

Etape 5

Rappeler la valeur de la célérité de la lumière c exprimée en m.s−1

On rappelle que la célérité de la lumière c vaut 3,00 x 108 m.s−1.

La célérité de la lumière c vaut 3,00 x 108 m.s−1.

Etape 6

Effectuer l'application numérique

On effectue l'application numérique afin de calculer la valeur de l'énergie transportée par le photon.

On a donc :

E=(6,63×1034)×3,00×1086,00×107

E=3,315×1019 J

Etape 7

Exprimer le résultat avec le bon nombre de chiffres significatifs

On écrit le résultat avec le même nombre de chiffres significatifs que le paramètre possédant le plus petit nombre de chiffres significatifs.

Le résultat doit être exprimé avec trois chiffres significatifs :

E=3,32×1019 J

Etape 8

Convertir le résultat dans l'unité demandée

L'énergie calculée est exprimée en J. On vérifie que le résultat soit exprimé dans l'unité demandée dans l'énoncé. Si ce n'est pas le cas, on effectue les conversions nécessaires.

L'énergie doit être exprimée en eV. On effectue la conversion nécessaire :

E=3,32×10191,60×1019

E=2,08 eV

pub

Demandez à vos parents de vous abonner

Vous ne possédez pas de carte de crédit et vous voulez vous abonner à Kartable.

Vous pouvez choisir d'envoyer un SMS ou un email à vos parents grâce au champ ci-dessous. Ils recevront un récapitulatif de nos offres et pourront effectuer l'abonnement à votre place directement sur notre site.

J'ai une carte de crédit

Vous utilisez un navigateur non compatible avec notre application. Nous vous conseillons de choisir un autre navigateur pour une expérience optimale.