Exercice de physique : atome de Rubidium excité

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François Spé Math

Exercice de physique : atome de Rubidium excité

Message par François Spé Math » mar. 15 févr. 2022 21:15

Bonsoir,

Je fais face à un exercice de physique que je n'arrive pas à résoudre. Il est issu d'un concours post-BAC auquel on peut participer quand on est en Terminale. C'est sous forme de QCM. Le voici en PJ.

Je connais la formule liant le niveau d'énergie d'un atome à la constante de Planck et à la fréquence de l'onde électromagnétique émise ou incidente \(E=h*\nu\). J'ai vu sur internet que la quantité de mouvement peut s'écrire p=h/lambda. Mais je ne comprends pas le phénomène qui permettrait de mettre en mouvement l'atome et donc ce qui lui permet d'acquérir une vitesse. Et quand je fais ce qui me semble le plus logique pour obtenir la vitesse : \(v=\frac{h}{m*\lambda}\), je ne trouve aucune des propositions du QCM. Par ailleurs, il me semble que l'unité de la constante de Planck est fausse. Du coup, je ne sais pas si l'exercice contient une erreur ou pas.

Merci pour votre aide.
Fichiers joints
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SoS(1)
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Re: Exercice de physique : atome de Rubidium excité

Message par SoS(1) » mar. 15 févr. 2022 22:45

Bonjour,

Pouvez vous préciser de quel concours il s'agit pour voir de quelle façon nous pouvons vous aider ?
François Spé Math

Re: Exercice de physique : atome de Rubidium excité

Message par François Spé Math » mer. 16 févr. 2022 10:14

Bonjour,

C'est une annale de 2013 basée sur le programme d'avant apparemment.
En fait, j'ai mis en extrait tout ce qui était nécessaire. Chaque question du QCM correspond à un exercice avec un court énoncé, les données, la question ainsi que les propositions de réponses. Donc il n'y a pas d'autres informations que celles qui sont présentes dans l'énoncé que j'ai joint. Il n'y a qu'une seule réponse possible à chaque exercice ce qui est pour l'exercice 4 obligé vu que les réponses sont des valeurs. Merci de votre réponse.

François.
SoS(1)
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Re: Exercice de physique : atome de Rubidium excité

Message par SoS(1) » mer. 16 févr. 2022 14:14

Il n'y a pas d'erreur sur l'énoncé ou les données. Vous devez vous servir de la conservation de la quantité de mouvement pour un système isolé. Je vous laisse chercher dans un premier temps avec cette indication, et attends votre réponse ou votre prochaine question en retour.
François Spé Math

Re: Exercice de physique : atome de Rubidium excité

Message par François Spé Math » mer. 16 févr. 2022 18:58

J'ai encore essayé ce soir.
Je me suis aidé de cette page internet : https://www.nagwa.com/fr/explainers/725104643703/

Il me semble que les formules que j'appliquais sont justes :
- quantité de mouvement pour un photon : \(p_{photon}=\frac{h}{\lambda}=\frac{6,62}{0,78}.10^{-34}.10^6=8,49.10^{-28}\)
- l'atome passant d'un état excité à un état fondamental, il émet un photon. Donc il perd donc un photon. Pour moi la quantité de mouvement est un vecteur avec une direction et un sens. Dans le cas de l'émission d'une onde électromagnétique composée d'un photon, j'ai beaucoup de mal à me représenter quel serait cette direction et ce sens. Lors de l'émission d'un photon, il me semble que un électron (est-ce possible pour plusieurs?) change d'orbite en se rapprochant du noyau. Donc par conservation de la quantité de mouvement (entre le photon et l'électron excité), l'électron serait émis vers le centre de l'atome et le photon associé à une onde vers l'extérieur de l'atome.
- Je n'arrive pas à faire le lien entre l'électron déplacé et l'atome complet.
- Mais si j'applique la conservation de la quantité de mouvement sur le système isolé composé de l'atome et du photon émis sans me poser la question de quel sera le mouvement de l'atome, j'écris : \(m_a.v_a=p_{atome}=p_{photon}=\frac{h}{\lambda}=> v_a=\frac{h}{m_a.\lambda}=5,85.10^{-3}m/s\).
Comme je vous le disais, je ne trouve aucune des propositions de réponse. Ni le chiffre, ni la puissance de 10. Je ne vois pas comment je pourrais faire autrement.

Merci.
SoS(1)
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Re: Exercice de physique : atome de Rubidium excité

Message par SoS(1) » mer. 16 févr. 2022 19:53

Je n'avais pas vu le -1 en exposant de l'unité de h. La bonne unité est J.s et non J/s
La démarche que vous suivez en appliquant la conservation de la quantité de mouvement, et la formule à laquelle vous aboutissez, sont tout à fait justes.
Si votre réponse n'apparaît pas dans les propositions, c'est que l'exercice comporte effectivement une erreur.
François Spé Math

Re: Exercice de physique : atome de Rubidium excité

Message par François Spé Math » mer. 16 févr. 2022 20:53

Ah merci beaucoup, je me prenais la tête dans tous les sens avec cette question.
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