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Pour se préparer
L’ESSENTIEL 2

1èreS

Chap.3 : Sources de
lumière colorée.
Échanges d’énergie entre
lumière et ...
Spectres
d’absorption
et d’émission
des éléments
chimiques

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émission

Hg

Na
Profil spectral des «corps noirs»
h
1900
Les échanges d’énergie entre la
lumière et la matière sont

DISCRETS
Quantum (paquet)
d’énergie
Constante de Planck

h.ν
fréquence de l’onde
lumineuse
Quantum (paquet)
d’énergie

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1

−34

J.s

L’énergie d’un quantum de lumière est proportionnelle à
sa fréque...
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Quantum d’énergie

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λ
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Vitesse de la
lumière (m/s)

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Longueur d’onde
de la radiation (m)
Du Joule (J) à l’électron-volt(eV),
une unité d’énergie adaptée
h = 6,63. 0
1

−34

J.s

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Du Joule (J) à l’électron-volt(eV),
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1

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La première révolution quantique.
électrons

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1913
E

L’énergie des atomes est quantifiée
E

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d’un atome
3

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2

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d’hydrogène

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0
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Interaction
lumière-matière
E (eV)

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Si E photon = E2 − E1

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de la radiation absorbée ou émise ?
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Interaction
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Exemple de la raie H α de l'hydrogène
E (eV)
0
-0,85
-1,51
-3,40

E4
E3
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Exemple de la raie H α de l'hydrogène
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Exemple de la raie H α de l'hydrogène
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C.3.3. relation de planck

  1. 1. PHYKÊMIA Pour se préparer L’ESSENTIEL 2 1èreS Chap.3 : Sources de lumière colorée. Échanges d’énergie entre lumière et matière : Relation de Planck-Einstein P. Bellanca-Penel, Lycée Ampère.
  2. 2. Spectres d’absorption et d’émission des éléments chimiques absorption émission Hg Na
  3. 3. Profil spectral des «corps noirs»
  4. 4. h 1900
  5. 5. Les échanges d’énergie entre la lumière et la matière sont DISCRETS
  6. 6. Quantum (paquet) d’énergie Constante de Planck h.ν fréquence de l’onde lumineuse
  7. 7. Quantum (paquet) d’énergie h.ν h = 6,63. 0 1 −34 J.s L’énergie d’un quantum de lumière est proportionnelle à sa fréquence
  8. 8. 0,00000000000 0000000000000 000000000663
  9. 9. Quantum d’énergie ΔE = h.ν
  10. 10. Quantum d’énergie c ΔE = h.ν = h λ
  11. 11. Quantum d’énergie Vitesse de la lumière (m/s) c ΔE = h.ν = h λ Joule (J) Longueur d’onde de la radiation (m)
  12. 12. Du Joule (J) à l’électron-volt(eV), une unité d’énergie adaptée h = 6,63. 0 1 −34 J.s ΔE = h.ν
  13. 13. Du Joule (J) à l’électron-volt(eV), une unité d’énergie adaptée h = 6,63. 0 1 −34 J.s ΔE = h.ν 1eV = 1,6.10 −19 J Les énergies des atomes sont de l’ordre de grandeur de l’électron-volt (eV), ce qui en fait une unité bien adaptée au domaine atomique.
  14. 14. l’énergie des atomes La première révolution quantique.
  15. 15. électrons noyau couches électroniques 1913
  16. 16. E L’énergie des atomes est quantifiée
  17. 17. E diagramme d’énergie d’un atome 3 niveaux d’énergie excités 2 1 niveau d’énergie fondamental
  18. 18. E4 E3 E2 -13,6 Energies de l’atome d’hydrogène E (eV) 0 -0,85 -1,51 -3,40 E1 Nb : Les atomes possèdent une énergie négative (qui modélise le fait que ce sont des «systèmes liés»)
  19. 19. Interaction lumière-matière E (eV) E2 E1
  20. 20. Interaction lumière-matière E (eV) E2 E1 E (photon)
  21. 21. Interaction lumière-matière E (eV) E2 E1 Si E photon = E2 − E1
  22. 22. Interaction lumière-matière E (eV) Absorption E2 E1 Si E photon = E2 − E1
  23. 23. Interaction lumière-matière E (eV) E (eV) E2 E2 E1 E1
  24. 24. Interaction lumière-matière E (eV) E (eV) E2 E1 E1 Emission E2
  25. 25. Interaction lumière-matière E (eV) E (eV) E2 E1 E1 Emission E2
  26. 26. Interaction lumière-matière E (eV) E (eV) E2 E1 E1 Emission E2 E photon = E2 − E1
  27. 27. Interaction lumière-matière E (eV) E (eV) E2 E1 Emission Absorption E2 E1 Si E photon = E2 − E1 E photon = E2 − E1
  28. 28. Comment calculer la longueur d’onde de la radiation absorbée ou émise ? Vitesse de la lumière c ΔE = h.ν = h λ Longueur d’onde de la radiation
  29. 29. Interaction lumière-matière E (eV) hc E (eV) λ= E2 − E1 E2 E1 Emission Absorption E2 E1 Si E photon = E2 − E1 E photon = E2 − E1
  30. 30. Interaction lumière-matière E (eV) hc E (eV) λ= (m) E2 − E1(J) E2 E1 Emission Absorption E2 E1 Si E photon = E2 − E1 E photon = E2 − E1
  31. 31. Interprétation des spectres atomiques
  32. 32. Exemple de la raie H α de l'hydrogène E (eV) 0 -0,85 -1,51 -3,40 E4 E3 E2 -13,6 E1 434 nm 410 nm 486 nm 658 nm
  33. 33. Exemple de la raie H α de l'hydrogène E (eV) 0 -0,85 -1,51 -3,40 E4 E3 E2 434 nm 410 nm 486 nm hc hc λ= = ΔE E3 − E2 -13,6 E1 658 nm
  34. 34. Exemple de la raie H α de l'hydrogène E (eV) 0 -0,85 -1,51 -3,40 E4 E3 E2 434 nm 410 nm 486 nm 658 nm −34 8 hc hc 6.63. 0 .3. 0 1 1 λ= = = −19 ΔE E3 − E2 (−1,51+ 3, 40).1,6.10 -13,6 E1
  35. 35. Exemple de la raie H α de l'hydrogène E (eV) 0 -0,85 -1,51 -3,40 E4 E3 E2 434 nm 410 nm 486 nm 658 nm −34 8 6.63. 0 .3. 0 1 1 −7 λ= = 6,58.10 m −19 (−1,51+ 3, 40).1,6.10 -13,6 E1
  36. 36. Exemple de la raie H α de l'hydrogène E (eV) 0 -0,85 -1,51 -3,40 E4 E3 E2 Hα 434 nm 410 nm 486 nm 658 nm −34 8 6.63. 0 .3. 0 1 1 −7 λ= = 6,58.10 m −19 (−1,51+ 3, 40).1,6.10 -13,6 E1 Plus la transition énergétique est grande, plus la longueur d’onde de la radiation abs ou émise est petite
  37. 37. A très bientôt sur PHYKHÊMIA

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