11-La physique quantique - La physique à Mérici

Version 2016 11 – La physique quantique 1
Solutionnaire du chapitre 11
1. La longueur d’onde du pic est
3
3
2,898 10
2,898 10
3273
885
pic mK
TmK
K
nm
C’est une lumière dans l’infrarouge.
2. On a
3
3
9
2,898 10
2,898 10
502 10
5773
pic mK
TmK
mT
TK
3. La puissance est
24
44
0
244
810
29
5,67 10 4 3,2 10 6015 0
9,55 10
W
mK
PATT
mKK
W
Ce qui est environ 2500 fois plus lumineux que le Soleil.
4. a) La puissance est

Luc Tremblay Collège Mérici, Québec
Version 2016 11 – La physique quantique 2
24
44
0
44
8
5,67 10 1,8 ² 310 293
190,4
W
mK
PATT
mK K
W
(C’est la même puissance que pour faire du vélo avec un effort un peu soutenu.)
a) La puissance est
24
44
0
44
8
5,67 10 1,8 ² 310 243
586,7
W
mK
PATT
mK K
W
(C’est équivalent à un exercice vraiment très soutenu. Allez sur un vélo stationnaire
qui affiche la puissance et essayez d’atteindre cette puissance…)
5. Le filament est un cylindre dont l’aire est
4
2
2 0,0005 0,1
3,1416 10 ²
Arl
mm
m
On a donc
24
44
0
4
844
60 5,67 10 3,1416 10 ² 293
1355 1082
W
mK
PATT
WmTK
TK C
6. L’énergie est
1240
1240
550
2,25
eV nm
E
eV nm
nm
eV

Luc Tremblay Collège Mérici, Québec
Version 2016 11 – La physique quantique 3
7. L’énergie d’un photon est
19
1240
1240
632
1, 962
3,143 10
eV nm
E
eV nm
nm
eV
J
L’énergie émise par seconde est
0,001 1
0,001
EPt
Ws
J
Le nombre de photons est donc
19
15
Énergie totale émise
Énergie d'un photon
0,001
3,143 10
3,182 10
J
photons
N
J
p
hotons
8. L’énergie d’un photon est
19
1240
1240
585
2,12
3,396 10
eV nm
E
eV nm
nm
eV
J
L’énergie reçue en 20 secondes est
²
50 3 ² 20
3000
W
m
EIAt
ms
J
Le nombre de photons est donc

Luc Tremblay Collège Mérici, Québec
Version 2016 11 – La physique quantique 4
19
21
Énergie totale émise
Énergie d'un photon
3000
3, 396 10
8,835 10
J
photons
N
J
p
hotons
9. L’énergie d’un photon est
19
1240
1240
470
2,638
4, 227 10
eV nm
E
eV nm
nm
eV
J
L’énergie reçue par seconde est
2
²
200 0,0025 1
0,003927
W
m
EIAt
ms
J
Le nombre de photons est donc
19
15
Énergie totale émise
Énergie d'un photon
0,003927
4,227 10
9, 291 10
J
photons
N
J
p
hotons
10. L’énergie des photons est
1240
1240
150
8, 267
eV nm
E
eV nm
nm
eV

Luc Tremblay Collège Mérici, Québec
Version 2016 11 – La physique quantique 5
L’énergie maximale des électrons éjectés est donc
max
8, 267 4, 5
3, 767
k
Ehf
eV eV
eV
11. Le travail d’extraction du césium est
0
1240
1240
686
1, 808
eV nm
eV nm
nm
eV
a) Avec une longueur d’onde de 690 nm, l’énergie des photons est
1240
1240
690
1, 797
eV nm
E
eV nm
nm
eV
L’énergie des électrons éjectés est alors
max
1,797 1,808
0,011
k
Ehf
eV eV
eV
Cela signifie qu’il n’y a pas d’électrons éjectés puisqu’une énergie cinétique
négative est impossible. Les photons n’ont tout simplement pas assez d’énergie pour
éjecter des électrons.
b) Avec une longueur d’onde de 450 nm, l’énergie des photons est
1240
1240
450
2,756
eV nm
E
eV nm
nm
eV