[PDF] Loi de Wien Energie dun photon et longueur donde

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Énoncé

Ex 1 : Classer les sources de lumière

Classer les sources de lumière suivantes dans les catégories sources à incandescence et sources à luminescence.

La flamme d'un briquet ; une lampe halogène ; un laser ; une DEL ; le Soleil ; un écran d'ordinateur ; un tube

fluorescent ; du métal en fusion ; les braises ; les lucioles ; les éclairs.

Incandescence

Flamme d'un briquet, lampe halogène, Soleil,métal en fusion, braises, éclairsLuminescence laser, DEL, écran d'ordinateur, tube fluorescent, luciole

Loi de Wien

Ex 2 : Détermination de la température des étoiles

Si vous observez attentivement les étoiles par une nuit claire et dans un espace dégagé, loin de la pollution lumineuse

urbaines, vous verrez que certaines étoiles apparaissent blanches, d'autres bleutées et enfin certaines rougeâtres.

1) Que pouvez-vous déduire de cette couleur apparente ?

La couleur apparente indique la température de surface de l'étoile. Une étoile rouge est plus " froide » qu'une étoile

blanche, elle même moins chaude qu'une étoile bleue

La loi de Wien permet de déterminer précisément la température de surface d'une étoile.

2) Compléter le tableau partie réponse.

Température en °CTempérature en KMaximum d'émission

λmaxDomaine d'émission

UV/Visible/IR

Alcyone A1272713000223 nmUV

Procyon94199692299 nmUV

Soleil54305700508Visible

Antares32273,5x103828IR

Etoile de Barnard274630190,96 µmIR

Energie d'un photon et longueur d'onde

Ex 3 : Fréquence, longueur d'onde et énergie

L'astronomie gamma permet d'étudier les phénomènes les plus énergétiques de l'Univers. Un rayonnement est

considéré comme faisant partie du domaine gamma γ lorsque que sa longueur d'onde λ est inférieure à 10pm.

Le photon le plus énergétique jamais enregistré avait une énergie de 16 TeV.

La fréquence ν d'un rayonnement violet à l'extrémité de notre sensibilité visuelle est d'environ νviolet = 794 THz

1) Calculer l'énergie en joule d'un rayonnement γ de longueur d'onde λ=10pmE=h×c

λ=6,63×10-34×3,00×108

10-11=1,989×10-14J2) Convertir cette énergie en électronvolts

EeV=EJ

1,6×10-19=124310eV

3) Comparer cette énergie à celle d'une radiation violette

rapport=E

Eviolette

=1,989×10-14

5,3×10-19=37528Un rayonnement gamma est donc 37528 fois plus énergétique que le

plus énergétique des rayonnements visibles.

4) Calculer la longueur d'onde λ du photon le plus énergétique enregistré

λ=h×c

E=6,63×10-34×3×108

Ex 4 : le laser rouge

Le laser a révolutionné le monde industriel. Son principe a été prévu dès 1917 par Albert Einstein, mais le premier prototype n'a vu le jour qu'en 1960. Nous allons nous intéresser au laser rouge dont la couleur est due à l'excitation d'un gaz : le néon. La longueur d'onde de ce laser vaut 633nm.

1) Calculer en eV l'énergie d'un photon émis par ce laser.EeV=h×c

633×10-9×1,6×10-19=1,96eV2) A quelle transition énergétique ce photon correspond-il ?

Il faut chercher quels sont les deux états séparés de 1,96eV. On voit que ce sont les états E5 → E2, car 20,66 - 18,70 = 1,96 eV Si vous ne trouvez pas, expliquez votre démarche... Quantité de matièreEx 5 : Nombre d'atomes La masse d'un atome AX est donnée par la relation mXA=A×1,67×10-27kg1) À quoi correspond la lettre A dans la formule ci-dessus ?

Dans la formule ci-dessus la lettre A fait référence eu nombre de nucléons contenus dans l'atome.

2) Calculer le nombre d'atomes de 56Fe dans un clou de masse m=35g ?

Masse d'un atome de 56Fe = 56 x 1,67 x 10-27 = 9,35x10-26kg.

1 atome9,35x10-26kg

N35x10-3 kgN=35×10-3

9,35×10-26=3,74×1023atomes

3) En déduire la quantité de matière en 56Fe disponible

1 mole6,02x1023

n3,74x1023 n=N Na =3,74×1023atomes

6,02×1023=0,62molEx 6 : Un sucre ?

Pierre met un morceau de sucre (m=6g) dans son café (le saccharose a pour formule C12H22O11)

1) Calculer la masse molaire du saccharose

Msaccharose= 12MC + 22MH + 11MO = 144 + 22 + 176 = 342g.mol-1.

2) Calculer la quantité de matière (= le nombre de moles) de saccharose présent dans un sucre

nsaccharose=m M=6

342=0,017mol

3) En déduire le nombre de molécules de saccharose présentes dans ce sucre

- kilo - Mega - Giga - Tera - Peta - Exa - zetta - yotta → k → M → G → T → P → E → Z → Y→ 103 → 106 → 109 → 1012 → 1015 → 1018 → 1021 → 1024- milli - micro - nano - pico - femto - atto - zepto - yocto→ m → n → p → f → a → z → y→ 10-3 → 10-6 → 10-9 → 10-12 → 10-15 → 10-18 → 10-21 → 10-24Spectre simplifié du néonEnergie (eV)

E5 = 20,66

E4 = 20,29

E3 = 19,45

E2 = 18,70

E1 = 18,37

Données :

Constante de Planck : h = 6,63x10-34 J.s

Constante de Wien = 2,898x10-3 m.K

Valeur d'un électronvolt : 1 eV = 1,6x10-19 J

Vitesse de la lumière : c = 299 792 458 m.s-1 ≈ 3,00 x 108 m.s-1 Quelques masses molaires (g.mol-1): MCu = 63,5 ; MMn = 54,9 ; MO = 16 ; MH = 1 ;

Multiples et sous-multiples :

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