Loi de Wien Energie d`un photon et longueur d`onde Quantité de
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Énoncé CSM Ex 1 : Classer les sources de lumière Classer les sources de lumière suivantes dans les catégories sources à incandescence et sources à luminescence. La flamme d'un briquet ; une lampe halogène ; un laser ; une DEL ; le Soleil ; un écran d'ordinateur ; un tube fluorescent ; du métal en fusion ; les braises ; les lucioles ; les éclairs. 1 Loi de Wien Ex 2 : Détermination de la température des étoiles Si vous observez attentivement les étoiles par une nuit claire et dans un espace dégagé, loin de la pollution lumineuse urbaines, vous verrez que certaines étoiles apparaissent blanches, d'autres bleutées et enfin certaines rougeâtres. 1) Que pouvez-vous déduire de cette couleur apparente ? La loi de Wien permet de déterminer précisément la température de surface d'une étoile. 2) Compléter le tableau partie réponse. 1 3 Energie d'un photon et longueur d'onde Ex 3 : Fréquence, longueur d'onde et énergie L'astronomie gamma permet d'étudier les phénomènes les plus énergétiques de l'Univers. Un rayonnement est considéré comme faisant partie du domaine gamma γ lorsque que sa longueur d'onde λ est inférieure à 10pm. Le photon le plus énergétique jamais enregistré avait une énergie de 16 TeV. La fréquence ν d'un rayonnement violet à l’extrémité de notre sensibilité visuelle est d'environ νviolet = 794 THz 1) Calculer l'énergie en joule d'un rayonnement γ de longueur d'onde λ=10pm 2) Convertir cette énergie en électronvolts 3) Comparer cette énergie à celle d'une radiation violette 4) Calculer la longueur d'onde λ du photon le plus énergétique enregistré 1 1 1 1 Ex 4 : le laser rouge Le laser a révolutionné le monde industriel. Son principe a été prévu dès 1917 par Albert Einstein, mais le premier prototype n'a vu le jour qu'en 1960. Nous allons nous intéresser au laser rouge dont la couleur est due à l'excitation d'un gaz : le néon. La longueur d'onde de ce laser vaut 633nm. 1) Calculer en eV l'énergie d'un photon émis par ce laser. 2) A quelle transition énergétique ce photon correspond-il ? Si vous ne trouvez pas, expliquez votre démarche... 1 Energie (eV) E5 = 20,66 E4 = 20,29 E3 = 19,45 2 Quantité de matière Ex 5 : Nombre d’atomes −27 La masse d’un atome AX est donnée par la relation m A X = A×1,67×10 kg 1) À quoi correspond la lettre A dans la formule ci-dessus ? 2) Calculer le nombre d’atomes de 56Fe dans un clou de masse m=35g ? 3) En déduire la quantité de matière en 56Fe disponible E2 = 18,70 E1 = 18,37 Spectre simplifié du néon Ex 6 : Un sucre ? Pierre met un morceau de sucre (m=6g) dans son café (le saccharose a pour formule C 12H22O11) 1) Calculer la masse molaire du saccharose 2) Calculer la quantité de matière (= le nombre de moles) de saccharose présent dans un sucre 3) En déduire le nombre de molécules de saccharose présentes dans ce sucre Données : Constante de Planck : h = 6,63x10-34 J.s Constante de Wien = 2,898x10-3 m.K Valeur d'un électronvolt : 1 eV = 1,6x10-19 J Vitesse de la lumière : c = 299 792 458 m.s-1 ≈ 3,00 x 108 m.s-1 Quelques masses molaires (g.mol-1): MC = 12; MO = 16 ; MH = 1 ; Multiples et sous-multiples - kilo → k → 103 - Mega → M → 106 - Giga → G → 109 - Tera → T → 1012 - Peta → P → 1015 - Exa → E → 1018 - zetta → Z → 1021 - yotta → Y → 1024 1 : - milli - micro - nano - pico - femto - atto - zepto - yocto →m →µ →n →p →f →a →z →y → 10-3 → 10-6 → 10-9 → 10-12 → 10-15 → 10-18 → 10-21 → 10-24 Nom : Note : Ex 1 : Classer les sources de lumière sources à incandescence 1 sources à luminescence Ex 2 : Détermination de la température des étoiles 1) 1 3 2) Température en °C Alcyone A Température en K Domaine d'émission UV/Visible/IR 13000 Procyon Soleil Maximum d'émission λmax 299 nm 5430 Antares 3,5x103 Etoile de Barnard 0,96 µm Ex 3 : Fréquence, longueur d'onde et énergie 1) Calculer l'énergie en joule d'un rayonnement γ de longueur d'onde λ=10pm 2) Convertir cette énergie en électronvolts 3) Comparer cette énergie à celle d'une radiation violette 4) Calculer la longueur d'onde λ du photon le plus énergétique enregistré Ex 4 : le laser rouge 1) Calculer en eV l'énergie d'un photon émis par ce laser. 2) A quelle transition énergétique ce photon correspond-il ? 1 1 1 1 1 2 1 Ex 5 : Nombre d’atomes 1) 1 1 2) 1 3) 1 Ex 6 : Un sucre ? 1) 1 2) 2 3) 1 Bonus :
