{"id":178862,"date":"2023-01-06T18:10:54","date_gmt":"2023-01-06T17:10:54","guid":{"rendered":"https:\/\/groupe-reussite.fr\/ressources\/?page_id=178862"},"modified":"2023-01-10T14:24:10","modified_gmt":"2023-01-10T13:24:10","slug":"cours-en-ligne-exercices-corriges-modeles-lumiere-1ere","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/groupe-reussite.fr\/ressources\/cours-en-ligne-exercices-corriges-modeles-lumiere-1ere\/","title":{"rendered":"Exercices et corrig\u00e9s sur les mod\u00e8les de la lumi\u00e8re 1\u00e8re"},"content":{"rendered":"
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Cours en ligne physique chimie en Premi\u00e8re<\/a><\/p>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Chapitres physique-chimie en Premi\u00e8re<\/p>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tDescription d'un syst\u00e8me chimique 1\u00e8re<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tEvolution d'un syst\u00e8me chimique 1\u00e8re<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tDosage colorim\u00e9trique 1\u00e8re<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tStructure des esp\u00e8ces chimiques 1\u00e8re<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tStructures et propri\u00e9t\u00e9s de la mati\u00e8re 1\u00e8re<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tMol\u00e9cules organiques 1\u00e8re<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tSynth\u00e8ses organiques 1\u00e8re<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tEnergie et r\u00e9actions chimiques 1\u00e8re<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tInt\u00e9raction et champs 1\u00e8re<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tStatique des fluides 1\u00e8re<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tMouvement et forces 1\u00e8re<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tEnergie des ph\u00e9nom\u00e8nes \u00e9lectriques 1\u00e8re<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tTh\u00e9or\u00e8me de l'\u00e9nergie cin\u00e9tique 1\u00e8re<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tEnergie m\u00e9canique 1\u00e8re<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tOndes m\u00e9caniques 1\u00e8re<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tImages et couleurs 1\u00e8re<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tMod\u00e8les de la lumi\u00e8re 1\u00e8re<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tCONTACTEZ-NOUS<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n
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Exercices corrig\u00e9s sur les mod\u00e8les de la lumi\u00e8re en 1\u00e8re<\/h1>\n<\/div>\n

R\u00e9sum\u00e9 de cours<\/a> Exercices et corrig\u00e9s<\/a><\/p>\n

Cours en ligne de physique-chimie en Premi\u00e8re<\/a><\/p>\n

Ces exercices corrig\u00e9s au niveau 1\u00e8re pour la sp\u00e9cialit\u00e9 physique chimie sur les mod\u00e8les de la lumi\u00e8re pourront vous aider \u00e0 mieux comprendre les notions de mod\u00e8le ondulatoire, mod\u00e8le particulaire, absorption et \u00e9mission. Vous pourrez mieux appr\u00e9hender les exercices sur la d\u00e9couverte du photon et les propri\u00e9t\u00e9s radiatives de l’atome d’hydrog\u00e8ne. Si vous avez des difficult\u00e9s ou souhaitez exceller, nous proposons des professeurs particuliers de physique chimie<\/a> pour les \u00e9l\u00e8ves de premi\u00e8re pour travailler \u00e0 l’aide d’un enseignant de qualit\u00e9.<\/p>\n

Vous pouvez consulter d’autres exercices et corrig\u00e9s de physique chimie en premi\u00e8re sur notre site : Exercice sur le th\u00e9or\u00e8me de l’\u00e9nergie cin\u00e9tique, exercice et corrig\u00e9 sur l’\u00e9nergie m\u00e9canique ou encore un exercice sur les ondes m\u00e9caniques, etc.<\/p>\n

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QCM sur les mod\u00e8les de la lumi\u00e8re en 1ere<\/h2>\n

Question 1<\/strong> :<\/p>\n

On passe du violet au rouge en multipliant la longueur d’onde par 2.<\/p>\n

La fr\u00e9quence des ondes correspondantes est<\/p>\n

a. divis\u00e9e par 2<\/p>\n

b. inchang\u00e9e<\/p>\n

c. multipli\u00e9e par 2<\/p>\n

Question 2<\/strong> :<\/p>\n

Le soleil est \u00e0 environ 150 millions de km de la Terre.<\/p>\n

La lumi\u00e8re \u00e9mise par le Soleil met environ, pour arriver sur la Terre<\/p>\n

a. 2 ms<\/p>\n

b. 0,5 s<\/p>\n

c. 8 minutes<\/p>\n

Question 3<\/strong> :<\/p>\n

Un photon d’\u00e9nergie \"E=2,3~\mathrm{eV}\" correspond \u00e0 une onde lumineuse de longueur d’onde<\/p>\n

a. \"\lambda=8,7\cdot 10^{-26}~\mathrm{m}\"<\/p>\n

b. \"\lambda=540~\mathrm{nm}\"<\/p>\n

c. \"\lambda=1,3\cdot 10^{8}~\mathrm{m}\"<\/p>\n

Corrig\u00e9 du QCM de 1\u00e8re sur les mod\u00e8les de la lumi\u00e8re<\/h2>\n

Question 1<\/strong> :<\/p>\n

\"\lambda_R=2\lambda_V\"<\/p>\n

\"f=\dfrac{c}{\lambda}\" donc<\/p>\n

\"f_R=\dfrac{f_V}{2}\"<\/p>\n

Question 2<\/strong> :<\/p>\n

\"c=\dfrac{D}{\Delta t}\"<\/p>\n

avec \"D=150\cdot 10^9~\mathrm{m}\"<\/p>\n

donc \"\Delta t=\dfrac{D}{c}=500~\mathrm{s}\"<\/p>\n

soit environ 8 minutes en divisant par 60.<\/p>\n

Question 3<\/strong> :<\/p>\n

\"\lambda=\dfrac{hc}{E}\"<\/p>\n

avec \"E=2,3\times 1,6\cdot 10^{-19}=3,7\cdot 10^{-19}~\mathrm{J}\"<\/p>\n

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COURS DE PHYSIQUE-CHIMIE<\/h3>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tCours particuliers physique-chimie<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Exercices sur les mod\u00e8les de la lumi\u00e8re en 1\u00e8re<\/h2>\n

Exercice sur la d\u00e9couverte du photon en 1\u00e8re<\/h3>\n

L’effet photo\u00e9lectrique peut \u00eatre d\u00e9crit ainsi. Une plaque de m\u00e9tal est soumise \u00e0 un rayonnement lumineux intense. On cherche ainsi \u00e0 arracher des \u00e9lectrons \u00e0 cette plaque. Si des \u00e9lectrons sont arrach\u00e9s, on les acc\u00e9l\u00e8re et on les r\u00e9cup\u00e8re sur une \u00e9lectrode appel\u00e9e anode, on d\u00e9tecte alors un courant \u00e9lectrique. Les faits th\u00e9oriques et exp\u00e9rimentaux sont les suivants.<\/p>\n

(1) Pour arracher un \u00e9lectron, il faut qu’il re\u00e7oive une \u00e9nergie minimale \"E^*\"<\/p>\n

(2) Si on \u00e9claire la plaque avec une lumi\u00e8re de longueur d’onde \"\lambda\" sup\u00e9rieure \u00e0 une certaine valeur \"\lambda^*\", on ne d\u00e9tecte aucune intensit\u00e9 \u00e9lectrique, et ceci quelle que soit la puissance de l’\u00e9clairement.<\/p>\n

(3) Lorsque la longueur d’onde de la lumi\u00e8re est inf\u00e9rieure \u00e0 \"\lambda^*\", on d\u00e9tecte une intensit\u00e9 \u00e9lectrique qui augmente lorsqu’on augmente la puissance de l’\u00e9clairement.<\/p>\n

a. Expliquer comment ces propri\u00e9t\u00e9s permettent de valider le mod\u00e8le du photon.<\/p>\n

b. Pour un m\u00e9tal donn\u00e9, \"E^*=2,11~\mathrm{eV}\" et \"\lambda^*=589~\mathrm{nm}\"<\/p>\n

Calculer la valeur de la constante de Planck.<\/p>\n

Exercice sur les propri\u00e9t\u00e9s radiatives de l’atome d’hydrog\u00e8ne en premi\u00e8re<\/h3>\n

Voici le diagramme \u00e9nerg\u00e9tique de l’atome d’hydrog\u00e8ne.<\/p>\n

\"Exercices<\/p>\n

a. Montrer que ce diagramme est compatible avec la formule th\u00e9orique<\/p>\n

\"E_n=\dfrac{-13,6~\mathrm{eV}}{n^2}\"<\/p>\n

b. Quelle \u00e9nergie \"E_i\", exprim\u00e9e en J, faut-il donner \u00e0 un atome d’hydrog\u00e8ne dans son \u00e9tat fondamental pour l’ioniser ? Calculer la longueur d’onde \"\lambda_i\" et pr\u00e9ciser dans quel domaine de radiations elle se trouve.<\/p>\n

c. Quelle \u00e9nergie minimale \"E_m\", exprim\u00e9e en J, faut-il donner \u00e0 un atome d’hydrog\u00e8ne dans son \u00e9tat fondamental pour l’exciter ? Calculer la longueur d’onde \"\lambda_m\" et pr\u00e9ciser dans quel domaine de radiations elle se trouve.<\/p>\n

d. En se limitant aux 5 premiers niveaux d’\u00e9nergie, combien de raies (dans le visible et dans l’invisible) apparaissent dans le spectre de l’atome d’hydrog\u00e8ne ?<\/p>\n

e. La s\u00e9rie de Lyman correspond aux transitions \"E_n\rightarrow E_1\" avec \"n\geq 2\". Justifier que ces raies se trouvent dans l’UV.<\/p>\n

f. La s\u00e9rie de Paschen correspond aux transitions \"E_n\rightarrow E_3\" avec \"n\geq 4\". Justifier que ces raies se trouvent dans l’IR.<\/p>\n

g. La s\u00e9rie de Balmer correspond aux transitions \"E_n\rightarrow E_2\" avec \"n\geq 3\". Calculer les deux longueurs d’onde correspondant \u00e0 \"n=3\", \"n=4\" et \"n=5\" et indiquer les couleurs correspondant \u00e0 ces raies.<\/p>\n

h. Commenter les spectres suivants, d’\u00e9mission et d’absorption de H.<\/p>\n

\"Exercices<\/p>\n

i. Voici un extrait du spectre de la lumi\u00e8re venant du Soleil<\/p>\n

\"Exercices<\/p>\n

Justifier la pr\u00e9sence d’hydrog\u00e8ne dans l’atmosph\u00e8re qui entoure le Soleil.<\/p>\n

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COURS PARTICULIERS DE PHYSIQUE<\/h3>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Corrig\u00e9 des exercices sur les mod\u00e8les de la lumi\u00e8re en 1ere<\/h2>\n

Corrig\u00e9 de l’exercice sur la d\u00e9couverte du photon en premi\u00e8re<\/h3>\n

a. Dans un mod\u00e8le non-particulaire de la lumi\u00e8re, plus la puissance de l’\u00e9clairement est grande, plus l’\u00e9nergie frappant la plaque par seconde serait grande. Lorsque cette \u00e9nergie rapport\u00e9e \u00e0 un atome de la plaque d\u00e9passe \"E^*\", d’apr\u00e8s (1), un \u00e9lectron serait arrach\u00e9 et on d\u00e9tecterait une intensit\u00e9 \u00e9lectrique. Ceci est contredit par (2).<\/p>\n

Dans le mod\u00e8le particulaire du photon, l’\u00e9nergie du photon vaut \"\dfrac{hc}{\lambda}\". On en d\u00e9duit que \"E^*=\dfrac{hc}{\lambda^*}\".<\/p>\n

* Lorsque \"\lambda > \lambda^*\", \"E < E^*\" alors le photon ne peut pas arracher l’\u00e9lectron de l’atome, et ceci quel que soit le nombre de photons apport\u00e9s par seconde, ce qui est conforme \u00e0 (2).<\/p>\n

* Lorsque \"\lambda > \lambda^*\", \"E > E^*\" alors le photon peut arracher l’\u00e9lectron de l’atome et on d\u00e9tecte une intensit\u00e9 \u00e9lectrique. Plus la puissance lumineuse est grande, plus le nombre de photons frappant la plaque par seconde est grand, donc plus le nombre d’\u00e9lectrons arrach\u00e9s par seconde est grand, donc plus l’intensit\u00e9 lumineuse est grande, ce qui est conforme \u00e0 (3).<\/p>\n

b. On convertit<\/p>\n

\"E^*=2,11\times 1,6\cdot 10^{-19}=3,38\cdot 10^{-19}~\mathrm{J}\"<\/p>\n

On peut \u00e9crire<\/p>\n

\"h=\dfrac{\lambda^* E^*}{c}=6,6\cdot 10^{-34}~\mathrm{J\cdot s}\"<\/p>\n

Corrig\u00e9 sur <\/strong>les propri\u00e9t\u00e9s radiatives de l’atome d’hydrog\u00e8ne<\/h3>\n

a. On calcule les \u00e9nergies pour \"n\" = 1, 2, 3, 4, 5 et on v\u00e9rifie qu’on obtient bien les valeurs indiqu\u00e9es dans le tableau.<\/p>\n

Par exemple pour \"n=3\"<\/p>\n

\"E_3=\dfrac{-13,6~\mathrm{eV}}{3^2}=-1,51~\mathrm{eV}\"<\/p>\n

b. L’ionisation correspond \u00e0 la transition \"E_1\rightarrow E_{\infty}\"<\/p>\n

Il faut donc donner une \u00e9nergie<\/p>\n

\"E_i=E_{\infty}-E_1=13,6~\mathrm{eV}=2,2\cdot 10^{18}~\mathrm{J}\"<\/p>\n

On en d\u00e9duit<\/p>\n

\"\lambda_i=\dfrac{hc}{E_i}=90~\mathrm{nm}\"<\/p>\n

qui est dans le domaine UV.<\/p>\n

c. La plus petite transition possible est \"E_1\rightarrow E_2\"<\/p>\n

Il faut donc donner une \u00e9nergie<\/p>\n

\"E_m=E_2-E_1=10,2~\mathrm{eV}=1,6\cdot 10^{18}~\mathrm{J}\"<\/p>\n

On en d\u00e9duit<\/p>\n

\"\lambda_m=\dfrac{hc}{E_m}=124~\mathrm{nm}\"<\/p>\n

qui est dans le domaine UV.<\/p>\n

d. En notant \"(p)\" la transition \"E_p\rightarrow E_q\", les transitions possibles pour l’\u00e9mission d’un photon (\"p > q\") sont<\/p>\n

(51) (41) (31) (21)<\/p>\n

(52) (42) (32)<\/p>\n

(53) (43)<\/p>\n

(54)<\/p>\n

soient 10 raies.<\/p>\n

e. La plus petite transition est \"E_2\rightarrow E_1\", la longueur d’onde correspondante est la m\u00eame que celle calcul\u00e9e \u00e0 la question c (r\u00e9ciprocit\u00e9) et vaut 124 nm, dans le domaine UV.<\/p>\n

Toutes les autres transitions produisent un photon d’\u00e9nergie plus grande, donc de longueur d’onde plus petite, et sont donc dans l’UV<\/p>\n

f. Toutes les transitions produisent un photon d’\u00e9nergie inf\u00e9rieure \u00e0<\/p>\n

\"E_{\infty}-E_3=1,51~\mathrm{eV}=2,42\cdot 10^{-19}~\mathrm{J}\"<\/p>\n

donc de longueur d’onde sup\u00e9rieure \u00e0<\/p>\n

\"\lambda=\dfrac{hc}{\Delta E_{\infty 3}}=822~\mathrm{nm}\" qui est dans le domaine de l’IR.<\/p>\n

g. \"\lambda_{32}=\dfrac{hc}{\Delta E_{32}}=658~\mathrm{nm}\" (rouge)<\/p>\n

\"\lambda_{42}=\dfrac{hc}{\Delta E_{42}}=488~\mathrm{nm}\" (bleu)<\/p>\n

\"\lambda_{52}=\dfrac{hc}{\Delta E_{52}}=435~\mathrm{nm}\" (violet)<\/p>\n

h. On observe parfaitement la compl\u00e9mentarit\u00e9 des spectres (un photon ne peut \u00eatre \u00e9mis que s’il peut \u00eatre absorb\u00e9).<\/p>\n

On identifie bien les trois raies de la s\u00e9rie de Balmer calcul\u00e9es \u00e0 la question g. La quatri\u00e8me, plus loin dans le violet, correspond certainement \u00e0 la transition \"E_6\rightarrow E_2\".<\/p>\n

i. On identifie la raie noire d’absorption dans le rouge au voisinage de 658 nm (la valeur exacte est 656,281) qui est la signature de la pr\u00e9sence de l’hydrog\u00e8ne.<\/p>\n

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