QCM N° 18 Interaction Lumière-matière

QCM N° 18 Interaction Lumière-matière. AIDE Pour chaque question, indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s).
	Énoncé	A	B	C	R
1	Le photon est :	L’une des particules constitutives de l’atome	Une particule formant un quantum d’énergie lumineuse	Une particule émettant de la lumière	B
2	On donne le diagramme énergétique d’un atome.	Dans l’état fondamental, l’énergie de l’atome vaut 10 eV	Lorsque l’énergie de l’atome vaut – 6,0 eV, l’atome est excité	Lorsque son énergie est nulle, l’atome est ionisé.	BC
3	La fréquence d’un photon d’énergie E = 3,47 eV est : Données : c = 3,00 × 10⁸ m . s^{– 1} h = 6,626 × 10^{– 34}J . s 1 eV = 1,6 × 10^–19 J	5,24 × 10³³ Hz	8,37 × 10¹⁴ Hz	5,24 × 10¹⁴ Hz	B
4	Un signal Wifi utilise une onde électromagnétique de fréquence n = 2,4 GHz. Données : c = 3,00 × 10⁸ m . s^{– 1} h = 6,626 × 10^{– 34}J . s 1 eV = 1,6 × 10^–19 J La longueur d’onde du visible est dans l’intervalle [400 nm ; 800 nm]	Cette onde peut se propager dans le vide	Cette onde est dans le domaine visible	Sa longueur d’onde est de l’ordre de grandeur du décimètre	AC
5	Une radiation de longueur d’onde λ = 625 nm a une fréquence égale à : c = 3,00 × 10⁸ m . s^{– 1} h = 6,626 × 10^{– 34}J . s 1 eV = 1,6 × 10^–19 J	4,8 × 10¹⁴ Hz	2,1 × 10^–15 Hz	188 Hz	A
6	La fréquence d’un photon d’énergie E = 3,47 eV est : Données : c = 3,00 × 10⁸ m . s^{– 1} h = 6,626 × 10^{– 34}J . s 1 eV = 1,6 × 10^–19 J	5,24 × 10³³ Hz	8,37 × 10¹⁴ Hz	5,24 × 10¹⁴ Hz	B
7	À quelle transition énergétique l’émission d’une radiation jaune (λ = 570 nm) correspond-elle ?				A
8	Deux sources de lumière ci-dessous, une lampe à vapeur de sodium et un laser donnent une lueur jaune identique pour l’œil humain.	Le spectre 1 est le spectre d’émission de la lampe à vapeur de sodium	Le spectre 1 est le spectre d’émission du laser	Le spectre 2 est ce que l’on voit quand on observe la lampe avec une loupe	B
9	Le spectre du cadmium :	Est un spectre d’émission	Est un spectre d’absorption	Prouve que l’atome de cadmium possède au moins 4 niveaux d’énergie	AC
10	Un moteur consomme en une minute une énergie électrique E = 15 kJ et produit un travail W = 9,3 kJ.	La puissance fournie vaut P = 155 W	Le rendement η = 62 %	Le rendement η = 1,6 %	AB
11	Un panneau solaire convertit 80 W de puissance lumineuse reçue en 12 W de puissance électrique. Son rendement vaut :	0,15	6,7 %	15 %	AC

- Les photons sont des particules de masse nulle et de charge nulle se propageant à la vitesse de la lumière.

- L’énergie de la lumière est transportée par des photons qui présentent un aspect particulaire et un aspect ondulatoire.

- Pour une onde électromagnétique de fréquence n et de longueur d’onde λ dans le vide,

- L’atome ne peut exister que dans certains états d’énergie ou niveaux d’énergie bien définis.

- Un photon de fréquence ν est émis lorsque l’atome effectue une transition d’un niveau d’énergie E_p vers un niveau inférieur E_n tel que :

- Le niveau d’énergie le plus bas correspond à l’état stable de l’atome.

- L’état de plus haute énergie correspond à la perte d’un électron : l’atome est dit ionisé.

- Comme les écarts entre les niveaux d’énergie sont faibles, on utilise l’électron-volt :

- Relation donnant l’énergie d’un photon : en fonction de la fréquence ou en fonction de sa longueur d’onde

- Sur un diagramme d’énergie, on représente cette transition par une flèche verticale orienté vers le bas.

- L’énergie libérée est égale à la différence d’énergie entre les deux niveaux :

- Sur un diagramme d’énergie, on représente cette transition par une flèche verticale orienté vers le haut.

- elle est constituée de rayonnements ayant tous la même longueur d'onde λ caractéristique du laser utilisée.

- Le laser rouge utilisé au lycée est une radiation de longueur d’onde λ = 633 nm = 6,33 x 10^–7 m.

- La lumière produite par un laser est constituée d’une seule radiation, elle est monochromatique.

- Le doublet du sodium : radiations jaunes de longueur d’onde voisine de 590 nm

- Un spectre d’émission est un spectre produit par la lumière directement émise par une source.

- Le spectre d’émission d’une entité chimique est constitué de raies colorées sur fond noir.

- Un spectre d’absorption est un spectre obtenu en analysant la lumière blanche qui a traversé une substance.

- Le spectre d’absorption d’une entité chimique est constitué de raies noires sur fond coloré.

- Une entité chimique ne peut absorber que les radiations qu’elle est capable d’émettre.

- Les raies d’émission ou d’absorption permettent d’identifier une entité chimique présente dans un gaz.

- Il est ainsi possible d’identifier une entité chimique (atome, molécule ou ion) à partir de son spectre d’émission ou d’absorption.

- Les radiations émises ou absorbées sont caractéristiques d’un atome car elles dépendent des niveaux d’énergie de cet atome.

- Le spectre d’émission du cadmium, donné dans la question, est constitué de 4 raies d’émission.

- En conséquence, l’atome de cadmium possède au moins 4 niveaux d’énergie.

- Le rendement d’un moteur électrique est le rapport de l’énergie utile W_u par l’énergie totale reçue W_E par le moteur.

- On en déduit que la puissance en entrée P_entrée est la puissance du rayonnement solaire P_R.

- La puissance exploitable P_exploitableest la puissance électrique P_élec disponible pour le circuit électrique.

	λ_0 : longueur d’onde dans le vide (m)
	c : vitesse de la lumière dans le vide (m . s^–1)
	T : période (s)
	ν : fréquence (Hertz)