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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:

E
hc

E  h 
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
E
E4
E3 h 31  E3  E1
E2
h 21  E2  E1
E1
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.
E
E4
E3
E2
E1
h 31  E3  E1
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.
E
E4
E3
E2
E1
h 32  E3  E2
h 21  E2  E1
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
max
corps.
6



2,89  10
max
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/blackbodyspectrum_en.html
• Exercice n° 1, 2, 3, 4, 10, 13, 14, 20, 21,
et 25 p 53