niveaux d'énergie

[lycéen]

Bonsoir,

J'ai l'exercice suivant à faire, mais m'interroge : ne manquerait-il pas une donnée, celle de E1 pour la question 1 ?

Un atome est initialement dans son état fondamental E1 pris comme origine des énergies.

1. Exprimer littéralement, en fonction des données, la longueur d'onde Y1 du photon que l'atome doit absorber pour atteindre le niveau d'énergie E5 et calculer, en nanomètre, sa valeur sachant que E5=3,51 eV.
Préciser dans quel domaine appartient le photon.

2. Une fois l'atome excité, celui-ci se désexcite à partir du niveau d'énergie E5. On constate alors que le spectre d'émission comporte, entre autres, trois raies de longueur Y2=430 nm, Y3=580 nm et Y4= 722 nm.
a) Préciser la couleur de ces trois raies.
b) Déterminer, en eV, les énergies E2, E3, et E4 des niveaux correspondants aux raies observées dans le spectre.
c) Justifier par un calcul l'existence dans le spectre d'une raie de longueur d'onde Y5=694 nm. Préciser à quelle transition correspond cette raie.

Données : c=3.10^8m.s-1 ; h=6,626.10-34J.s.
1 eV=1,6*10-19 J.

[SoS(29)]

Lycéen, bonjour ou bonsoir
L'énoncé est clair… mais je ne vois aucune réponse…
Nous ne somme spas là pour se substituer à votre travail.
Commencer par travailler, proposer des réponses réfléchies, et nous (mes collègues ou moi) les analyserons.
Nous sommes là pour vous aider… à bien travailler.

[lycéen]

Oui, je sais cela, mais je me demande pourquoi il n'y a pas E1 comme donnée et qu'est-ce-que l'origine des énergies.

Cela signifierait-il que E1=0 eV ?

[SoS(29)]

Euh… bonne question.

Si l'on ne vous a pas communiqué la valeur de l'énergie de l'état fondamental, c'est que dans cet 'énoncé on a fait une changement des origines des énergies afin que l'énergie del'atome dans l'état fondamental soit nulle.

Comme l'énergie du photon correspond à la différence entre deux niveaux d'énergie, ce changement d'origine entraine une simplification pour le calcul de l'énergie du photon absorbé pour que le niveau d'énergie de l'atome passe de E1 à E5.

Bon travail pour la suite

[lycéen]

Bonsoir,

Un grand merci pour cette réponse !

Voici mes réponses : Pouvez-vous me dire si elles sont exactes et si la rédaction est bonne svp ? Merci.

1. On a : E=(hc)/Y1 donc Y1=(hc)/E.
Or : E=E5-E1=E5=3,51 eV.

Donc Y1=(hc)/(3,51*1,6*10-19)=(6,626*10-34*3*108)/(3,51*1,6*10-19)=3,54*10-7 m=354 nm.

Le photon appartient donc au domaine des UV.

________

2.a. Y2 : violet
Y3 : vert
Y4 : rouge.

____________

b.
* E=E5-E2=(hc)/Y2=(6,626*10-34*3*108)/(430*10-9)=4,623*10-19 J.

E5-E2=(4,623*10-19)/(1,6*10-19)=2,889 eV.

E5-E2=2,889 eV.
Donc E5-2,889=E2 donc E2=0,621 eV.

* E=E5-E3=(hc)/Y3=(6,626*10-34*3*108)/(580*10-9)=3,427*10-19 J.

E5-E3=(3,427*10-19)/(1,6*10-19)=2,142 eV.

E5-E3=2,142 eV.
Donc E5-2,142=E3 donc E3=1,368 eV.

* E=E5-E4=(hc)/Y4=(6,626*10-34*3*108)/(722*10-9)=2,753*10-19 J.

E5-E4=(2,753*10-19)/(1,6*10-19)=1,721 eV.

E5-E4=1,721 eV.
Donc E5-1,721=E4 donc E4= 1,789 eV.

_____________

c. On calcule : E=(hc)/Y5=(6,626*10-34*3*108)/(694*10-9)=2,864*10-19 J.

E=(2,864*10-19)/(1,6*10-19)=1,79 eV.

Or E4-E1=1,79 eV.
Donc cette raie correspond à une transition de E4 vers E1.

(Peut-on savoir si c'est une absorption ou une émission ?)

[SoS(29)]

Bon travail.

(Peut-on savoir si c'est une absorption ou une émission ?)

C'est l'énoncé qui vous donne la réponse :

Justifier par un calcul l'existence dans le spectre d'une raie de longueur d'onde Y5=694 nm

Et comme il est précisé plus haut :

On constate alors que le spectre d'émission comporte, entre autres, trois raies de longueur Y2=430 nm, Y3=580 nm et Y4= 722 nm.

Il s'agit d'un photon émis correspondant à la transition d'un niveau d'énergie "haut" vers un niveau d'énergie "plus bas".
C'est ce qui vous avez écrit : de E4 vers E1.

[lycéen]

OK. Merci, mais quelle est la différence entre DELTA E et E ? Quand employer les 2 ?
Mes emplois dans mes réponses sont-ils bons ? Ma rédaction est-elle parfaite pour un contrôle ?

[SoS(29)]

Le photon émis ou absorbé à toujours l'énergie correspondant à une différence d'énergie donc à \(\Delta E\).
Dans cet exercice comme l'origine des énergies correspond à E1 (c-à-d E1 = 0), il arrive que le \(\Delta E\) soit égal à E c'est la cas pour les transitions de E5 à E1 (dans ce cas \(\Delta E\) = E5) ou de E4 à E1 (dans ce cas \(\Delta E\) = E4)
Par contre pour les autres transitions \(\Delta E\) n'est pas égal l'énergie E d'un niveau.

[lycéen]

Désolé, mais je ne comprends pas...

[SoS(29)]

Je rappelle vos interrogations :

OK. Merci, mais quelle est la différence entre DELTA E et E ? Quand employer les 2 ?
Mes emplois dans mes réponses sont-ils bons ? Ma rédaction est-elle parfaite pour un contrôle ?

Aux quelles j'ai répondu :

Le photon émis ou absorbé à toujours l'énergie correspondant à une différence d'énergie donc à ΔE
Dans cet exercice comme l'origine des énergies correspond à E1 (c-à-d E1 = 0), il arrive que le ΔE soit égal à E c'est la cas pour les transitions de E5 à E1 (dans ce cas ΔE= E5) ou de E4 à E1 (dans ce cas ΔE= E4)
Par contre pour les autres transitions ΔE n'est pas égal l'énergie E d'un niveau.

Comment présenter différemment ?
Pour la transition de E5 vers E1 : \(\Delta E\) = E5-E1 = E5-0=E5 donc \(\Delta E\) = E5
Par contre pour la transition de E5 vers E2 : \(\Delta E\) = E5-E2 comme E2 est différent de 0, pas de simplification possible.
Si vous êtes encore dubitatif, notez toujours l'énergie du photon \(\Delta E\)
La relation donnant l'énergie du photon s'écrit alors \(\Delta E=\frac { h\times c }{ \lambda }\)
La rédaction de vos réponses est globalement correcte, vous pourriez rajouter une phrase pour présenter chaque calcul.
Comme par exemple : calcul de l'énergie du photon correspondant à la transition de E5 vers E1 etc.