Lumière et matière – 1ère S – Exercices sur les spectres

Exercices corrigés à imprimer – Lumière et matière en première S

Exercice 01 : Spectre de sodium

Le spectre d’émission d’une lampe à vapeur de sodium est un spectre de raies. Dans le visible, la raie la plus intense est la raie jaune, de longueur d’onde dans le vide λ = 589 nm.

a. Calculer, en eV, l’énergie des photons associés à cette radiation.

b. La figure ci-dessus représente le diagramme simplifié des niveaux d’énergie de l’atome de sodium.

Quel est le niveau d’énergie de l’état fondamental de l’atome ?

Vérifier que la raie jaune correspond à la désexcitation d’un atome de sodium du premier état excité vers l’état fondamental.

Exercice 02 : L’atome de l’hydrogène

L’énergie des états de l’atome d’hydrogène est donnée par la relation  (en eV) où n est un nombre entier positif. L’état fondamental correspond à n = 1, le premier état excité à n = 2 …

a. Calculer, en eV, les énergies de l’atome d’hydrogène dans son état fondamental et dans ses trois premiers états excités.

b. Représenter le diagramme d’énergie de l’atome d’hydrogène en choisissant une échelle adaptée.

c. Quelle énergie faut-il fournir à l’atome pour l’ioniser ?

d. Un atome d’hydrogène peut émettre différentes séries de raies. La série qui se situe dans le visible, appelée série de Balmer, correspond à des transitions vers le niveau 2. Calculer les longueurs d’onde des deux premières raies de la série de Balmer. Représenter les transitions correspondantes sur le diagramme d’énergie.

Exercice 03 : Le spectre du Soleil 

Ci-dessous une partie du spectre solaire que Joseph Von Fraunhofer a observé en 1814, sur lequel des raies noires apparaissent sur un fond coloré continu, nommées A, B, C, D, E, F1, F2, G, H et I.

a. Les raies observées ci-dessus sont-elles des raies d’émission ou d’absorption.

b. On donne les longueurs d’onde d’émission de quelques éléments

Quels sont les éléments que l’on peut retrouver dans les couches superficielles du Soleil ? Justifier.

 



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