Ch 3 source de lumières colorées Objectifs: Interpréter les échanges d’énergie entre matière et lumière à l’aide du modèle corpusculaire de la lumière. Interpréter les spectres de raies. Calculer les énergies correspondantes aux radiations lumineuses. Loi de Wien.

Ch 3 source de lumières colorées 1. Le modèle corpusculaire de la lumière 2. Quantification des échanges d’énergie 3. Interprétation des spectres de raies 4. La loi de Wien

1. Le modèle corpusculaire de la lumière En 1900 John Rayleigh, établit une loi qui relie l’intensité lumineuse d’un corps chauffé à la longueur d’onde de la radiation émise. Pour les radiations de l’infrarouge au visible, l’expérience corrobore la loi. Mais des bleus aux ultraviolets, l’expérience est contradictoire. C’est « la catastrophe ultraviolette ». Max Planck propose un modèle d’échange entre lumière et matière par paquets d’énergies. On parle de quanta d’énergie (quantum au singulier). En 1905 Albert Einstein propose que ces quanta d’énergie sont transportés par des particules sans masse et se déplaçant à la vitesse de la lumière, nommées photons

2. Quantification des échanges d’énergie Einstein interprète l’effet photoélectrique. http://www.mediafire.com/?20knmz2vkum A chaque rayonnement de longueur d’onde ou de fréquence on associe un flux de photons. A chaque photon est associé une énergie ou quantum d’énergie E: h: constante de Planck h= 6,626.10-34 J.s l’énergie est souvent exprimée en eV 1 eV = 1,6x10-19 joule

3. Interprétation des spectres de raies Lorsqu’on observe la lumière émise par une lampe à vapeur à travers un spectroscope on observe des raies d’émission. Ces raies sont associées à des longueurs d’onde qui caractérisent l’élément chimique dans la lampe. Exemple doc 2 p 49 En 1913, Niels Bohr propose une théorie qui permet d’interpréter le spectre de raies de l’Hydrogène. Il suppose que lorsqu’on fournit de l’énergie à un atome, il passe à un niveau d’énergie excité, puis il reviens rapidement à son état fondamental (énergie la plus basse) il libère la différence d’énergie sous forme de lumière. Doc 7 p 48

De même si un atome reçoit un quantum d’énergie lumineuse correspondant exactement à une différence d’énergie entre son état fondamental et un de ses niveaux excités, alors il l’absorbe et passe au niveau excité. Cette transition correspond à une raie du spectre d’absorption.

Il peut ensuite repasser à son état fondamental en libérant exactement le même quantum d’énergie lumineuse. Cette transition est associé a une raie d’émission. Il peut aussi revenir à son état fondamental en passant par des niveaux excités intermédiaires.

4. La loi de Wien Activité: à l’aide des courbes représentant l’intensité du rayonnement d’un corps noir en fonction des longueurs d’onde pour différentes température en °K, établir une relation entre les longueurs d’onde qui présente un maximum et la température du corps. La loi de Wien permet d’évaluer la température de surface d’un corps chaud à l’aide de son profil spectral. http://phet.colorado.edu/sims/blackbody-spectrum/blackbody-spectrum_en.html

Exercice n° 1, 2, 3, 4, 10, 13, 14, 20, 21, et 25 p 53