Utiliser la formule de l'énergie d'un photon
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Utiliser l’expression donnant l’énergie d’un photon.
- Dans le modèle corpusculaire,
la lumière est assimilée à un
faisceau de particules, les photons.
La variation d’énergie E d’un photon est donnée par la relation
.
- À l’échelle de l’atome, l’électronvolt (eV) est une unité d’énergie plus adaptée que le Joule (J) : 1 eV = 1,601 × 10−19 J.
- Longueur d’onde
- Onde électromagnétique
- Atomes
Il existe 2 modèles distincts pour décrire la lumière.
- Le modèle ondulatoire : on dit que la lumière est une onde.
- Le modèle corpusculaire : on dit que la lumière est un faisceau de particules.
En fait, la lumière est à la fois une onde et un faisceau de particules.
Dans le modèle corpusculaire, les particules de lumière sont nommées photons.
Soit une radiation lumineuse de fréquence ν (nu) constituée de photons.
Chaque photon a une énergie qui est donnée par la relation de Planck, donnée ci-dessous.
|
E = h × ν |
avec :
|
Une autre unité de l’énergie existe, il s’agit de l’électron-volt (eV) qui est une unité plus adaptée que le Joule à l’échelle de l’atome.
Le passage d’une unité à l’autre s’obtient par la relation 1 eV = 1,601 × 10−19 J.
On considère une radiation lumineuse de fréquence égale à 3,5 × 1014 Hz.
L’énergie des photons constituant cette radiation est égale à :
E = h × ν = 6,626 × 10−34 × 3,5 × 1014 = 2,3 × 10−19 J.
Si on souhaite l’exprimer en eV, alors :
.
Chaque photon se déplace à la vitesse de la lumière c ≈ 3,00 × 108 m·s−1.
Si on connait la longueur d’onde de la radiation constituant le photon, on peut exprimer son énergie en fonction de cette grandeur.
On sait que E = h × ν,
or 
, on obtient donc la relation suivante.
|
|
avec :
|
On considère une radiation lumineuse de longueur d’onde égale à 450 nm.
On convertit tout d’abord la longueur d’onde en m :
λ = 450 nm = 450 × 10−9 m = 4,50 × 10−7 m.
L’énergie des photons vaut donc :
J.
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