Dix questions pour vérifier tes connaissances sur les photons et les niveaux d’énergie. Pour les calculs, utilise h c ≈ 1 240 eV·nm et 1 eV = 1,602 × 10⁻¹⁹ J. Choisis une seule réponse par question, puis lis l’explication.
Questions répondues : 0/10 · Bonnes réponses : 0
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Qu’est-ce qu’un photon ?
Le photon est le grain de lumière du modèle corpusculaire : il transporte de l’énergie, sans masse et sans charge.
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Quelle relation donne l’énergie d’un photon de longueur d’onde λ ?
E = h ν = h c ÷ λ : l’énergie est inversement proportionnelle à la longueur d’onde.
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À combien de joules correspond 1 eV ?
L’électronvolt est l’énergie gagnée par un électron accéléré sous 1 V : 1 eV = 1,602 × 10⁻¹⁹ J.
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Quelle est l’énergie d’un photon de longueur d’onde 620 nm ?
E = 1 240 ÷ 620 = 2,0 eV.
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Quand la longueur d’onde d’un photon diminue, son énergie…
E = h c ÷ λ : λ plus petite, donc E plus grande ; un photon violet est plus énergétique qu’un photon rouge.
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Que signifie « l’énergie de l’atome est quantifiée » ?
L’atome n’existe que dans des états d’énergie bien précis : les niveaux d’énergie.
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Quelle est l’énergie du photon émis par un atome passant d’un niveau E_i à un niveau plus bas E_f ?
Le photon emporte l’énergie perdue par l’atome : E_i − E_f > 0.
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L’atome d’hydrogène passe de n = 3 (−1,51 eV) à n = 2 (−3,40 eV). Quelle est l’énergie du photon émis ?
ΔE = −1,51 − (−3,40) = 1,89 eV, soit λ ≈ 656 nm (rouge).
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Quelle est la longueur d’onde d’un photon d’énergie 1,89 eV ?
λ = 1 240 ÷ 1,89 ≈ 656 nm : c’est la raie rouge de l’hydrogène.
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Un atome d’hydrogène dans l’état fondamental (−13,6 eV) peut absorber un photon d’énergie…
Il absorbe uniquement un photon dont l’énergie égale un écart entre niveaux : −3,40 − (−13,6) = 10,2 eV.
Les notions passées en revue dans ce QCM photons niveaux
- Modèle corpusculaire et photon
- Relation E = h c ÷ λ
- Électronvolt et conversions
- Niveaux d’énergie quantifiés de l’atome
- Émission et absorption : ΔE = h c ÷ λ
- Raies de l’hydrogène et spectres
Le piège classique
Le piège classique : oublier de convertir les nanomètres en mètres (ou de passer en eV avec 1 240 ÷ λ), ou calculer l’écart d’énergie dans le mauvais sens (il doit être positif). N’oublie pas non plus que l’intensité d’un faisceau dépend du nombre de photons, pas de leur énergie.
La bonne habitude
Pour chaque énoncé, repère s’il s’agit de passer d’une longueur d’onde à une énergie (E = 1 240 ÷ λ) ou d’un écart de niveaux à une longueur d’onde (λ = 1 240 ÷ ΔE). Fais un petit schéma des niveaux avec une flèche pour l’émission ou l’absorption avant de calculer.
Questions fréquentes
Pourquoi les niveaux d’énergie de l’hydrogène sont-ils négatifs ?
On choisit l’énergie nulle pour l’atome ionisé (électron libre au repos). Un atome lié a moins d’énergie : ses niveaux sont négatifs, et l’énergie d’ionisation est l’opposé du niveau considéré.
Quelle différence y a-t-il entre l’énergie d’un photon et l’intensité d’une lumière ?
L’énergie d’un photon ne dépend que de sa longueur d’onde. L’intensité dépend du nombre de photons qui arrivent par seconde et par unité de surface.
Pourquoi l’atome n’émet-il que certaines longueurs d’onde ?
Parce que les photons émis ont une énergie égale à l’écart entre deux niveaux, et que ces niveaux sont discrets. Chaque écart correspond à une longueur d’onde précise, donc à une raie.