DM Interaction lumière, photon
Posté : jeu. 27 déc. 2012 01:34
Bonjour ! J'ai un DM pour la rentrée sur le photon mais je ne comprend pas très bien les exercices, j'ai essayer de les résoudres, voici les énonces et mes réponses. Est-ce que vous pourriez m'aider ?
Exercice 1 :
Un objet de masse m soulevé de la hauteur h au-dessus du sol libère, en tombant, une énergie E=mgz
g désigne l'intensité de la pesanteur: g=9,8 N/kg
1)Calculer en utilisant les unités du SI, l'énergie libérée par la chute d'un grain de sable de masse m=10µg tombant d'une hauteur h=1,0mm.
J'utilise la formule donnée: E = m x g x h avec E en (J), m en (kg), g en (N.kg-1) et h en (m)
Je réalise les conversions :
1,0mm = 10-3m
10µg = 10-8kg
Je fais l'application numérique:
E= 10-8 x 10-3 x 9,81
E= 9,81.10-11J
2)Combien de photons d'une radiation de lumière visible, de longueur d'onde dans le vide =500nm, faudrait-il pour transporter la même énergie?
λ= 500 nm = 500.10-9m
J'utilise ma formule de cours pour calcule l'énergie de cette longueur d'onde :
E= h x ( c / λ )
la résolution :
1 photon → 3,98.10-19 J
y photons → 9,81.10-11J
y= (1 x 9,81.10-11) / 3,98.10-19
y= 246482412
y= 2,46.10E8 photons.
Je ne comprend pas très bien ce que j'ai fait, c'est un cammarade qui m'a expliquer....
Exercice 2:
On estime que pour que la rétine produise un influx nerveux reçu par le cerveau, elle doit recevoir au moins 9 photons en moins de 100 ms pour une radiation de 510nm. Calculer l'énergie minimum que doit recevoir l'oeil dans ces conditions sachant que 10% des photons reçus parviennent jusqu'à la rétine. Quelle est la puissance de ce transfert d'énergie?
j'ai appliquer la formule ( E= h*C/λ ) et je trouve que l'énergie d'un photon qui a pour longueur d'onde 510nm vaut 3.9E-19 J
Et comme l'oeil doit recevoir au moins 9 photons je multiplie 2.43 par 9, 2.43*9 = 21.87 eV...
E=3.898*10^-19 J pour 1 photon et comme 10% des photons reçus parviennent jusqu'à la rétine et qu'elle doit recevoir au moins 9 photons en moins de 100 ms pour une radiation de 510 nm la puissance reçue par l'oeil doit être
90*E=P*t ==>P=90*E/t=90*3.898*10^(-19)/(100*10^(-3) J/s= 3,51*10^(-16) W
pour que la rétine produise un influx nerveux reçu par le cerveau.
Je n'est rien compris de cette réponse c'est cette fois-ci ma soeur qui à fait l'exercice.
Exercice 3:
La grande nébuleuse d'Orion comporte quatre étoiles très chaudes qui émettent un rayonnement riche en ultraviolets au sein d'un nuage de gaz interstellaire constitué en majorité d'atomes d'hydrogène.
Le diagramme présente les deux premiers niveaux d'énergie de l'atome d'hydrogène. Ici, le niveau d'énergie 0 est celui pour lequel l'électron devient indépendant du noyau. Avec cette origine, les énergies de l'atome sont négatives. Lorsque le noyau et les électrons sont séparés, c'est à dire lorsque l'atome est ionisé, les énergies sont positives et elles ne sont pas quantifiées.
a) Pour quelle raison le rayonnement de ces quatre étoiles est-il riche en ultraviolets ?
Par ce que les énergies sont négatives ?
b) Quelle est l'énergie minimale d'un photon susceptible d'ioniser un atome initialement dans son état fondamental ?
Je n'ai pas compris la question.
c) Quelle est la longueur d'onde de la raditation correspondante ? Dans quel domaine des ondes lumineuses se situe-t-elle ?
J'ai besoin de la question b) pour répondre...
d) Un atome d'hydrogène dans l'état fondamental peut-il être excité par une radiation de longueur d'onde ' = 110 nm.
Un atome ionisé c'est un atome excité ou non ?
Si c'est le cas la réponse est oui car 110 nm ce sont les ultraviolets, mais si ce n'est pas le cas la réponse est non vu que les énergies sont positives.
e) Sous l'effet du rayonnement UV reçu, le gaz de la nébuleuse est partiellement ionisé. Les électrons se recombinent avec des noyaux d'hydrogène pour former des atomes excités qui se désexcitent progressivement avec émission de photo. Quelle est la longueur d'onde de la raditation émise lors de la transition des atomes d'hydrogène du niveau 3 au niveau 2.
- 3.40 - (-1.51) = -3.40 + 1.51 = -1.89
La longueur d'onde de la radiation est de 189 nm."
Je ne suis pas du tout sûre de mes réponses.
Merci d'avance !
Exercice 1 :
Un objet de masse m soulevé de la hauteur h au-dessus du sol libère, en tombant, une énergie E=mgz
g désigne l'intensité de la pesanteur: g=9,8 N/kg
1)Calculer en utilisant les unités du SI, l'énergie libérée par la chute d'un grain de sable de masse m=10µg tombant d'une hauteur h=1,0mm.
J'utilise la formule donnée: E = m x g x h avec E en (J), m en (kg), g en (N.kg-1) et h en (m)
Je réalise les conversions :
1,0mm = 10-3m
10µg = 10-8kg
Je fais l'application numérique:
E= 10-8 x 10-3 x 9,81
E= 9,81.10-11J
2)Combien de photons d'une radiation de lumière visible, de longueur d'onde dans le vide =500nm, faudrait-il pour transporter la même énergie?
λ= 500 nm = 500.10-9m
J'utilise ma formule de cours pour calcule l'énergie de cette longueur d'onde :
E= h x ( c / λ )
la résolution :
1 photon → 3,98.10-19 J
y photons → 9,81.10-11J
y= (1 x 9,81.10-11) / 3,98.10-19
y= 246482412
y= 2,46.10E8 photons.
Je ne comprend pas très bien ce que j'ai fait, c'est un cammarade qui m'a expliquer....
Exercice 2:
On estime que pour que la rétine produise un influx nerveux reçu par le cerveau, elle doit recevoir au moins 9 photons en moins de 100 ms pour une radiation de 510nm. Calculer l'énergie minimum que doit recevoir l'oeil dans ces conditions sachant que 10% des photons reçus parviennent jusqu'à la rétine. Quelle est la puissance de ce transfert d'énergie?
j'ai appliquer la formule ( E= h*C/λ ) et je trouve que l'énergie d'un photon qui a pour longueur d'onde 510nm vaut 3.9E-19 J
Et comme l'oeil doit recevoir au moins 9 photons je multiplie 2.43 par 9, 2.43*9 = 21.87 eV...
E=3.898*10^-19 J pour 1 photon et comme 10% des photons reçus parviennent jusqu'à la rétine et qu'elle doit recevoir au moins 9 photons en moins de 100 ms pour une radiation de 510 nm la puissance reçue par l'oeil doit être
90*E=P*t ==>P=90*E/t=90*3.898*10^(-19)/(100*10^(-3) J/s= 3,51*10^(-16) W
pour que la rétine produise un influx nerveux reçu par le cerveau.
Je n'est rien compris de cette réponse c'est cette fois-ci ma soeur qui à fait l'exercice.
Exercice 3:
La grande nébuleuse d'Orion comporte quatre étoiles très chaudes qui émettent un rayonnement riche en ultraviolets au sein d'un nuage de gaz interstellaire constitué en majorité d'atomes d'hydrogène.
Le diagramme présente les deux premiers niveaux d'énergie de l'atome d'hydrogène. Ici, le niveau d'énergie 0 est celui pour lequel l'électron devient indépendant du noyau. Avec cette origine, les énergies de l'atome sont négatives. Lorsque le noyau et les électrons sont séparés, c'est à dire lorsque l'atome est ionisé, les énergies sont positives et elles ne sont pas quantifiées.
a) Pour quelle raison le rayonnement de ces quatre étoiles est-il riche en ultraviolets ?
Par ce que les énergies sont négatives ?
b) Quelle est l'énergie minimale d'un photon susceptible d'ioniser un atome initialement dans son état fondamental ?
Je n'ai pas compris la question.
c) Quelle est la longueur d'onde de la raditation correspondante ? Dans quel domaine des ondes lumineuses se situe-t-elle ?
J'ai besoin de la question b) pour répondre...
d) Un atome d'hydrogène dans l'état fondamental peut-il être excité par une radiation de longueur d'onde ' = 110 nm.
Un atome ionisé c'est un atome excité ou non ?
Si c'est le cas la réponse est oui car 110 nm ce sont les ultraviolets, mais si ce n'est pas le cas la réponse est non vu que les énergies sont positives.
e) Sous l'effet du rayonnement UV reçu, le gaz de la nébuleuse est partiellement ionisé. Les électrons se recombinent avec des noyaux d'hydrogène pour former des atomes excités qui se désexcitent progressivement avec émission de photo. Quelle est la longueur d'onde de la raditation émise lors de la transition des atomes d'hydrogène du niveau 3 au niveau 2.
- 3.40 - (-1.51) = -3.40 + 1.51 = -1.89
La longueur d'onde de la radiation est de 189 nm."
Je ne suis pas du tout sûre de mes réponses.
Merci d'avance !