Consignes

Consignes :
 Répondez par des phrases ; justifiez votre raisonnement
 Résultats numériques : Donnez le détail des calculs que vous faites ensuite avec votre calculatrice
. Les résultats seront donnés avec un nombre de chiffres significatifs adapté.
 Un résultat sans unité n’a aucune valeur.
Cours ( 20 points )
QCM ( Indiquez si ces affirmations sont vraies ou fausses et justifiez ) ( 4 pts )
a- La charge d’un atome est concentrée dans son noyau
b- Une onde mécanique transporte de l’énergie mais pas de matière
c- Un corps chaud émet un spectre de raies
d- Un photon de longueur d’onde
0,750 m
est associé à une onde électromagnétique du domaine
visible
Question de cours1 : spectres d’ absorption ( 8 pts )
1. Complétez et légendez le schéma
ci-contre, permettant d’obtenir un
spectre d’absorption.
2. Comment procéder pour que le
spectre d’absorption obtenu soit un
spectre de raies ?
Question de cours2 : Le laser ( 8 pts )
1. Que signifie le sigle L.A.S.E.R. ? ( en anglais et français )
2. Expliquez ce qu’est l’émission stimulée
3. Complétez et légendez le
schéma de principe du Laser
ci contre
4. Quelles sont les caractéristiques du rayonnement émis par un LASER ?
5. Pourquoi est-il nécessaire de réaliser un pompage optique ?
NOM: Prénom :
IMRT1 - 2007-2008 Evaluation n°1 ( 2 h ) 12/10/2007

Exercices ( 20 points )
Données pour les exercices :
Nombre d’Avogadro :
23 1
6,02.10
A
N mol
unité de masse atomique
27
1 1,6605.10u kg
Masse du proton : 1,0073 u ; Masse du neutron : 1,0087 u ; masse de l’électron :
4
5,4854.10 u
célérité de la lumière
81
3,0.10 .C ms
constante de Planck :
34
6,62.10 .h J s
Exercice 1 : structure de la matière ( 6 pts )
L’atome de cobalt est défini par
58
27Co
.
1°) Définir sa composition
2°) Déterminer la structure électronique de l’atome de cobalt dans son état fondamental
3°) Calculer sa masse ( en kg )
4°) Calculer la masse molaire M du cobalt ( en g/mol )
Exercice 2 : lampe à vapeur de sodium ( d’après Annales IMRT 1998 ) ( 14 pts )
On étudie le spectre d’émission d’une lampe à vapeur de sodium ( symbole Na ; Z = 11 ).
1°) a- Déterminer la structure électronique de l’atome de sodium dans son état fondamental
b- A quelle famille chimique appartient le sodium ? Où est située cette famille ?
c- A quelle période de la classification appartient-il ? Pourquoi ?
2°) Le spectre d’émission d’une lampe à vapeur de sodium fait apparaître des raies aux longueurs d’onde
suivantes :
1568,8nm
2589,3nm
3615,4 nm
4819,5 nm
.
Son diagramme d’énergie comporte les niveaux suivants :
Etat fondamental : -5,14 eV
Premier état excité : -3,03 eV
Deuxième état excité : -1,93 eV
Troisième état excité : -1,51 eV
Quatrième état excité : -1,18 eV
a- Représenter le diagramme d’énergie de l’atome de sodium ( échelle : 2 cm pour 1 eV) ; faire apparaître les
noms des couches et les valeurs de n ( nombre quantique principal ) ; placer les électrons sur les couches
dans leur niveau fondamental.
b- Quelle est la longueur d’onde nécessaire pour provoquer l’ionisation de l’atome de sodium par arrachage de
l’électron de sa couche externe ? A quel domaine du spectre des ondes électromagnétiques doit donc
appartenir le rayonnement ?
c- Pour les raies de longueurs d’onde
2589,3nm
et
4819,5 nm
, déterminer ( en eV ) l’énergie des
photons émis
d- En déduire entre quels niveaux d’énergie s’effectuent les transitions des électrons responsables de
l’émission de ces deux raies ; représenter ces transitions sur le diagramme d’énergie et donner le nom de
ces raies.