Aurélie 20/03/08
 

 

Analyse détaillée d'exercices réalisés sous forme de QCM.

A propos de la lumière : diffraction ; photon ; émission ; absorption

 

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Diffraction.

Texte :

Longueur d'onde dans le vide l=640 nm ; D = 4 m ; largeur de la tache centrale de diffraction L =16 mm.

Analyse :

Question relative au diamètre du fil.

tan q = ½L/D voisin de q radian pour les angles petits.

d'autre part q = l/a.

avec : l longueur d'onde (m) et a : diamètre du fil (m)

en tenant compte des deux relations ci-dessus : ½L/D=l/a soit a=2lD/L ou L = 2l D/a.

a= 2* 640 10-9*4/ 1,6 10-2 = 320 10-6 m ; a = 320 mm.

La largeur de la tache centrale de diffraction est :
- inversement proportionnelle à la largeur de la fente notée a.
- proportionnelle à la longueur d'onde


 


Photon.

Texte : énergie du photon : E= 2 MeV.

1eV = 1,6 10-19 J ; h= 6,6 10-34 J s ; c= 3,0 108 m/s.

Question relative à la longueur d'onde du photon.

E= hc/l soit l = hc/E avec E= 2 106 eV;

E= 2 106*1,6 10-19 = 3,2 10-13 J.

l =6,6 10-34 *3,0 108 / 3,2 10-13 = 6,2 10-13 m ;

l = 0,62 10-12 m = 0,62 pm.

Si l'énergie du photon augmente, alors la longueur d'onde diminue.

Ainsi si l'énergie du photon double, la longueur d'onde devient 0,31 pm.

 


Longueur d'onde et indice de réfraction n.

Texte : longueur d'onde l0 = 0,64 mm dans l'air ou le vide. L'indice de réfraction de l'eau est n = 1,33.
Analyse :

Question relative à la longueur d'onde dans un milieu transparent d'indice n.

La fréquence est la grandeur qui caractérise une onde : elle reste constante, alors que la lonueur d'onde l et la célérité c dépendent du milieu de propagation.

lair = c f ; leau = ceau f ; lair /leau = c/ ceau = n

or par définition n = c/ ceau.
soit leau =lair /n .

leau = = 0,64/1,33 = 0,64*3/4=0,48 m m.

 





 

Web

www.chimix.com


Emission, absorption.

Texte : un atome d'hydrogène excité émet dans le vide une radiation de longueur d'onde l=112 nm.
célérité du son dans l'air : 340 m/s ; célérité de la lumière dans le vide : 3,0 108 m/s. Constante de plank h= 6,62 10-34 Js.

Analyse :

Question relative à la partie du spectre où se situe cette radiation.

Les longueurs d'onde du spectre visible sont comprises entre 400 à 800 nm.

De part et d'autre on trouve l'infrarouge ( l >800 nm ) et l'ultra violet (l < 400 nm) .

La radiation appartient donc au domaine UV.

Question relative à la fréquence de cette radiation.

lair = c f ; f = c /l= 3 108/112 10-9 = 2,68 1015 Hz.

Question relative à l'énergie du photon.

E= hc/l

E= 6,6 10-34 *3,0 108 / 112 10-9 = 1,77 10-18 J.

1,77 10-18 /1,6 10-19 = 11 eV.

Question relative aux mots " émission ou absorption".

L'atome d'hydrogène excité cède de l'énergie en revenant à un état de moindre énergie : cette énergie se retrouve dans l'émission d'un photon.

Un atome d'hydrogène dans son état fondamental est susceptible d'absorber un photon d'énergie convenable. L'atome d'hydrogène gagne de l'énergie.

 








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