QCM N° 03 a

Sources lumineuses.

 

   

 

Recherche personnalisée
 

QCM N° 03a : Sources lumineuses

 Pour chaque question, indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s).

 

Énoncé

A

B

C

Réponse

1

Parmi les spectres suivants, les spectres polychromatiques sont :

 

 

 

A et B

2

Les radiations ultraviolettes ont des longueurs d’onde :

inférieures à 400 nm dans le vide.

supérieures à 800 nm dans le vide.

supérieures à 400 nm dans le vide.

A

3

La lumière rouge d’un laser hélium-néon a une longueur d’onde dans le vide de 632,8 nm. Sa fréquence vaut :

4,74 x 10–4 Hz

4,74 x 1014 Hz

4,74 x 105 Hz

B

4

Plus un corps est chaud, plus son spectre s’enrichit en radiations :

infrarouges

de grandes longueurs d’onde.

de courtes longueurs d’onde.

C

5

La radiation émise avec un maximum d’intensité par une source lumineuse a pour longueur d’onde dans le vide λmax = 630 nm. Sa température de surface est environ :

On donne la loi de Wien :

4,59 x 103 °C

4,31 x 103 °C

4,31 x 1012 °C

B

6

La transition énergétique ci-dessous, correspond à :

 

l’absorption d’un photon.

l’émission d’un photon.

l’émission ou l’absorption d’un photon.

B

7

L’énergie d’un photon associé à la longueur d’onde dans le vide λ = 590 nm est :

La constante de Planck :

h = 6,62 x 10 – 34 J.s.

3,37 x 10–19 J

2,11 eV

3,37 x 10–37 J

A et B

8

La fréquence de la radiation associée à un photon d’énergie E = 3,00 eV est :

La constante de Planck :

h = 6,62 x 10 – 34 J.s.

2,83 x 1052 Hz

4,52 x 1033 Hz

7,24 x 1014 Hz

C

9

Le profil spectral de la lumière émise par le Soleil permet de connaître :

La température de surface.

la composition de son atmosphère.

sa masse.

A et B

10

Les entités chimiques présentes dans l’atmosphère du Soleil sont identifiées à partir :

de la température du Soleil.

des raies noires du spectre de la lumière solaire.

des minima du profil spectral de la lumière solaire.

B et C

 

 Questionnaire a été réalisé avec Questy Pour s'auto-évaluer

 Essentiel :

    Source polychromatique :

-    Une lumière polychromatique est une lumière constituée de plusieurs couleurs ou radiations.

-    La lumière blanche est constituée de plusieurs couleurs ou radiations : c’est une lumière polychromatique.

    Source monochromatique :

-    Une lumière monochromatique est une lumière constituée d’une seule couleur ou radiation.

-    Elle est caractérisée par:

-    Sa fréquence ν (en Hz) ou sa période T (en s).

-    Sa longueur d’onde dans le vide λ0.

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

    Radiations ultraviolettes :

 

-    Les radiations ultraviolettes ont une longueur d’onde dans le vide inférieure à 400 nm dans le vide :

-    λ0 < 400 nm.

    Relation fondamentale :

-    La longueur d’onde dans le vide d’une radiation lumineuse est donnée par la relation :

-    La longueur d’onde λ dépend du milieu de propagation.

-    La période et de ce fait la fréquence ne dépendent pas du milieu de propagation.

-    La fréquence ν est une grandeur caractéristique de la radiation lumineuse

-    Si la longueur d’onde d’une radiation dans le vide est : λ = 632,8 nm

-   

    Les spectres d’origine thermique.

-    Les spectres d’origine thermique sont des spectres continus.

-    Le spectre évolue avec la température.

-    Lorsque la température augmente, le spectre devient de plus en plus lumineux et s’enrichit de couleurs vertes, bleues puis violettes.

-    Il s’étale vers les violets et ultraviolets. Il s‘étale vers les courtes longueurs d’onde.

 

-    Le spectre d'un corps incandescent dépend de la température de ce corps.

-    Plus le corps est chaud et plus le spectre s'étend vers le violet.

-    En conséquence, l'énergie d'un photon d'une radiation de lumière violette est supérieure à celle d'une radiation de lumière rouge

-    La couleur d'un corps chauffé dépend de l'ensemble des radiations qu'il émet

-    Deux lumières colorées qu'un observateur perçoit identiques peuvent avoir des spectres différents

    Loi de Wien :

-    Un corps chaud émet de la lumière dont le spectre et le profil spectral dépendent de la température.

-    En physique, un « corps noir » est un objet idéal émettant un rayonnement qui n’est fonction que de sa température.

-    La loi de Wien relie la température θ de ce corps noir et la longueur d’onde λ max pour laquelle le profil spectral de la lumière qu’il émet passe par un maximum.

-    La température θ s’exprime en degré Celsius et la longueur d’onde λ max en nm.

-    Ces deux grandeurs sont liées par la loi de Wien :

-     

-    Cette loi permet d’évaluer la température de surface d’une étoile à partir de son profil spectral.

-    Sa température de surface est d’environ :

-     

    Émission d’un photon :

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

 

 

 

    Absorption d’un photon :

-    L’absorption d’énergie lumineuse par un atome ne peut se faire que si l’énergie du photon permet une transition d’un niveau En à un niveau supérieur Ep tel que :

 

-    Ep - En = h . ν

-    Un atome ne peut absorber que les radiations qu’il est capable d’émettre.

    Énergie d’un photon :

-    E = h . ν ou 

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

-    La grandeur h est la constante de Planck : h = 6,63 x 10 – 34 J.s.

-    La grandeur c représente la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide :

-    c = 3,00 x 10 8 m / s

-    L’énergie E s’exprime en joule.

-    Comme les valeurs des énergies des atomes, exprimées en joule (J) sont extrêmement faibles, on préfère utiliser le plus souvent comme unité d’énergie, l’électron-volt (eV)

-    Correspondance : 1 eV = 1,6 x 10 – 19 J

-    L’énergie d’un photon de longueur d’onde dans le vide λ = 590 nm vaut 

-     

 

    Fréquence et Énergie d’un photon :

-    E = h . ν

-     

    Profil spectral et spectre simplifiée de la lumière émise par le Soleil.

 

-    Le profil spectral d’une étoile est la courbe qui représente l’intensité lumineuse des radiations émises par cette étoile en fonction de la longueur d’onde.
-    Les entités chimiques présentes dans l’atmosphère du Soleil absorbent certaines radiations lumineuses.
-    Ceci se traduit par l’apparition de raies sombres dans le spectre de la lumière émise par le Soleil et par des minima d’intensité lumineuse dans le profil spectral.
-    Les longueurs d’onde correspondantes permettent d’identifier les entités chimiques présentes dans l’atmosphère du Soleil.
-    Température de la surface du Soleil.
-    La température de surface du Soleil a une influence sur l’allure globale du profil spectral.
-    La longueur d’onde du maximum d’intensité lumineuse est notée λ max.
-    La valeur de λ max diminue lorsque la température de surface de l’étoile augmente.
-    Une étoile bleue est plus chaude qu’une étoile rouge.
-    Le profil spectral de la lumière émise par le Soleil permet de déterminer la valeur de λ max.
-    λ max = 480 nm.
-    Cette valeur permet de déterminer la valeur de la température de la surface du Soleil grâce à la loi de Wien :
-     
-    Cette température est voisine de 5700 °C.

 

 Questionnaire a été réalisé avec Questy Pour s'auto-évaluer