Chapitres physique-chimie en Première
Cours sur les modèles de la lumière en 1ère
Résumé de cours Exercices et corrigés
Cours en ligne de physique-chimie en Première
Ce cours de physique en première vous servira pour travailler le cours de spécialité sur les modèles de la lumière. Vous retrouverez notamment les éléments suivants : modèle ondulatoire, modèle particulaire, absorption et émission. Si vous souhaitez vous faire accompagner, n’hésitez pas à consulter nos cours particuliers en physique chimie. Nos professeurs particuliers en 1ère pourront vous aider à mieux appréhender ces chapitres pour le bac.
Vous pouvez consulter d’autres résumés de cours de physique chimie en première sur notre site : Théorème de l’énergie cinétique, énergie mécanique, ondes mécaniques, etc.
Cours sur le modèle ondulatoire en 1ère
1. Dans le modèle ondulatoire, la lumière est une onde « électromagnétique », c’est-à-dire qu’à son passage, il apparaît un champ électrique et un champ magnétique qui évoluent dans le temps et dans l’espace.
On rappelle que lorsqu’une onde se propage, il y a déplacement d’énergie, mais pas de matière.
La lumière peut se propager dans le vide, mais aussi dans l’air, l’eau, les milieux transparents en général.
La célérité de la lumière dans le vide, pratiquement égale à celle dans l’air, vaut
Exemple : La lune
Plusieurs miroirs ont été posés à la surface de la Lune.
On braque depuis la surface de la Terre un faisceau laser et on mesure la durée d’un aller-retour.
On trouve 
Quelle est la distance 
entre le laser et le miroir ?
Peut-on dire que c’est la distance Terre-Lune ?
Corrigé de l’exemple :
La distance parcourue vaut 
donc
et
C’est la distance entre deux points à la surface des planètes; alors que la distance entre deux planètes est plutôt la distance entre leurs centre.
2. Onde lumineuse sinusoïdale
Une onde lumineuse sinusoïdale est caractérisée par sa fréquence 
, ou par sa période 
avec
exprimée en hertz (Hz)
Remarque : on notera indifféremment ou 
(prononcer « nu ») la fréquence, respectant ainsi les deux habitudes des enseignants.
Si elle se propage dans un milieu homogène, le vide ou l’air, elle possède la double-périodicité spatiale et temporelle (voir chapitre sur les ondes mécaniques).
Sa période spatiale est appelée la longueur d’onde et est liée à la fréquence ou à la période
exprimée en m.
* On retient que le domaine du visible par l’œil humain correspond sensiblement à une longueur d’onde 
comprise entre
(violet) et 
(rouge)
* Si 
on est dans le domaine des ultraviolets, puis rayons X, gamma, cosmiques.
* Si 
, on est dans le domaine des infrarouges, puis micro-ondes, ondes radio.
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Modèles de la lumière 1ère : Modèle particulaire
1. Dans le modèle particulaire de la lumière, celle-ci est constituée de petits « grains de lumière » appelés des photons.
Chacun d’eux, de masse nulle, possède une énergie 
, un « quantum » d’énergie, c’est-à-dire une énergie indivisible, et identique pour tous les photons d’une onde lumineuse sinusoïdale.
Lien entre les deux modèles
Le quantum d’énergie d’un photon est lié à la fréquence ou à la longueur d’onde de l’onde lumineuse associée
où 
est la constante de Planck.
L’énergie d’un photon étant de l’ordre de 
, il est pratique de l’exprimer dans une unité adaptée
L’électron-volt vaut
et réciproquement
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Modèles de la lumière : Absorption et émission
1. Niveaux d’énergie de l’atome.
L’énergie d’un atome est quantifiée, c’est-à-dire que son énergie ne peut prendre que des valeurs particulières.
Ceci correspond au fait qu’un électron de la couche externe peut passer de sa couche de base à des couches supérieures, et même être arraché.
* Lorsqu’il est à son état fondamental, on note 
(ou parfois 
) son énergie.
* Lorsque l’atome est excité, son énergie est supérieure à , elle peut valoir 
, 
, …
* Lorsque l’atome est ionisé, son énergie vaut sa plus grande valeur possible notée 
L’énergie de l’atome, comme une énergie potentielle, est définie à une constante additive près, correspondant à la référence.
On prend la référence pour l’atome ionisé donc
par convention.
Tous les niveaux d’énergie de l’atome excité ou dans son état fondamental correspondent donc à des énergies négatives.
Le diagramme gradué suivant est appelé diagramme des niveaux d’énergie de l’atome considéré.
Consultez les parties de résumés de cours suivantes en téléchargeant notre application mobile PrepApp :
2. Absorption
3. Émission
4. Réciprocité
5. Spectres d’émission, d’absorption
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