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Question 1

loi de Stefan - Boltzmann

Answer 1

I=oT^4
c’est la relation entre l’intensité lumineuse et la température du corps noir

Question 2

loi du déplacement de Wien

Answer 2

𝜆max T= 2,898 x x10 -3
la songeur d’onde du maximum de radiance diminue plus la température augmente

Question 3

luminosité

Answer 3

L = IA = 𝜎 T4 A
C’est la puissance lumineuse émise par un corps noir. Elle ne varie pas à travers l’espaces

Question 4

vrais ou faux : Aucun matériau ne peut modéliser parfaitement la courbe de radiance d’un corps.

Answer 4

vrais

Question 5

qui est parvenu à créer un objet simulant les propriétés d’un corps noir et quel est cette objet

Answer 5

Kirchhoff
la cavité rayonnante

Question 6

expliquer la cavité rayonnante

Answer 6

• un objet creux n’ayant qu’une petite ouverture vers l’extérieur ( ouverture agit comme un corps noir )
• les rayons pénétrant par celle-ci n’ont presqu’aucune chance d’en ressortir, ils sont absorbés, et les rayons sortant proviennent du rayonnement thermique de l’objet.

Question 7

expliquer la catastrophe de l’ultraviolet

Answer 7

En 1896, Wien trouve une équation approximant cette courbe en se basant uniquement sur les mesures empiriques, ce qui ne satisfait pas la communauté scientifique. De plus, son équation n’est valable que pour les ondes infrarouges.
La radiance telle que théorisée par Rayleigh ** tend rapidement vers l’infini une fois qu’on traverse l’ultraviolet, **ce qui est irréconciliable avec la courbe empirique.

Question 8

comment parvient Rayleigh a théorise le premier la courbe de radiance du corps noir.

Answer 8

Il y parvient en relevant les longueurs d’ondes admises selon les ondes stationnaires formées à l’intérieur d’une cavité rayonnante et utilisa la thermodynamique pour trouver la densité énergétique.

R(𝜆,T) = CT𝜆-4

Question 9

qui trouve la solution de la catastrophe de l’ultraviolet

Answer 9

• plank trouve une nouvelle loi
• celle-ci lui a permit de calculer l’entropie du système de la cavité
• par contre permet pas de calculer la distribution des énergies

Question 10

que ce qu’un quantum d’énergie

Answer 10

( solution de location de plank ) Diviser l’énergie totale en éléments d’énergie discrets
𝜀=hf

Question 11

qui corrige la vision de Planck et expliquer comment

Answer 11

En 1906 : Einstein
Plutôt que de diviser l’énergie totale du système et attribuer le même quantum d’énergie à tous les oscillateurs du système, il dote chacun d’eux d’une énergie discrète qui leur est propre.
𝐸𝑛 = 𝑛h𝑓

Question 12

expliquer la naissance du photon

Answer 12

Lorsqu’Einstein attribua une énergie discrète aux « oscillateurs», il attribua en fait une énergie discrète à l’onde électromagnétique. Il s’agit de l’acte fondateur du photon, la version corpusculaire de la lumière.

Question 13

expliquer l’effet photoélectrique

Answer 13

• est l’émission d’électrons par une surface métallique « éclairée ».
• Le courant électrique (déplacement des électrons) est proportionnel à l’intensité lumineuse ; plus la lumière est intense, plus il y a d’électrons arrachés de la surface du métal.

Question 14

expliquer l’expérience de l’effet photoélectrique

Answer 14

1. On éclaire avec une lampe une plaque de métal reliée à un circuit électrique.
2. Si des électrons sont éjectés de la plaque, on peut mesurer le courant correspondant avec un ampèremètre relié au circuit.

Question 15

expliquer la fréquence de seuil

Answer 15

On note 𝑓𝑜 la fréquence de seuil en dessous de laquelle il n’y a pas d’électrons émis.

Question 16

expliquer le travail d’extraction

Answer 16

• Le travail d’extraction φ correspond à l’énergie qu’on doit donner aux électrons pour les arrachés à un métal.
• Le travail d’extraction est l’énergie minimale, pour arracher les électrons de la surface.
• Plus les électrons sont liés à l’intérieur du matériau, plus il faut de l’énergie pour les arracher.

Question 17

vrai ou faux : tous les photons peuvent arrachés des électrons.

Answer 17

faux
Seuls les photons ayant une fréquence supérieure à la fréquence de seuil f0 peuvent arrachés des électrons.

Question 18

expliquer le potentiel d’arrêt

Answer 18

Les électrons sont émis avec une vitesse de sorte qu’il faut appliquer une tension négative Vo pour annuler le courant.
V positif = courant constant
V négatif = les électrons les plus énergétique se rendent à l’autre borne + courant diminue

Question 19

est ce que le potentiel d’arret est indépendant de l’intensité lumineuse ?

Answer 19

Oui

Question 20

est ce que le potentiel d’arret est directement proportionnel è la fréquence de la lumière ?

Answer 20

oui : plus la lumière à une fréquence élevée plus les électrons ont de l’énergie

Question 21

expliquer l’énergie cinétique maximale

Answer 21

L’énergie cinétique des électrons est égale à l’énergie d’un photon moins le travail d’extraction Ф nécessaire pour extraire les é du métal. Seuls les photons ayant une fréquence supérieur è la fréquence de seuil fo peuvent arracher les électrons,.

Question 22

La lumière arrivant sur une plaque de métal ne peut pas provoquer l’éjection d’électrons. Quel changement permet à la lumière d’éjecter des électrons ?

Answer 22

Augmenter la fréquence de la lumière.

Question 23

Dans l’effet photoélectrique, la valeur d’extraction dépend de …

Answer 23

la nature du métal

Question 24

si on augmente l’intensité d’un faisceau lumineux de couleur rouge alors …

Answer 24

le nombre de photons augmente

Question 25

quand et qui a intégrer la science moderne

Answer 25

john dalton en 1803

Question 26

expliquer le modèle de Dalton

Answer 26

le modèle était le plus simpliste : l'atome est une bille indivisible

Question 27

Mais en 1897, la découverte de l’électron vient briser ce modèle, qui remplace la théorie

Answer 27

J.J. Thomson en 1904 avec la théorie du plum - pudding

Question 28

expliquer la théorie de Thomson (atome)

Answer 28

Selon Thomson, un atome est aussi une sphère. Il doit mesuré environ 0,1 nm et est constitué d’une pâte chargée positivement qui englobe des électrons chargés négativement.

Question 29

expliquer l'expérience de Geiger et Marsden avec la feuille d'or

Answer 29

- Rutherford s’imaginait que la majorité des particules α (He++) sortiraient en ligne droite derrière la feuille d’or, dans un faisceau d’une largeur de 3°. Ce qui est effectivement le cas. - Mais certains rebondissent à 90°,et même à 180°, ce qui est très étonnant. - Si les particules α (He++) rebondissent, elles doivent rencontrer quelque chose de très positif. - La diffusion des particules α selon la distance de passage près du noyau nous permet d’estimer la taille du noyau

Question 30

conclusion de l'expérience de Rutherford

Answer 30

a démontré que la charge positive de l'atome est concentrée dans un volume très petit ( rn = 10^-15 m) au lieu d'être répartie uniformément dans tous le volume de l'atome ( ra = 10^-10)

Question 31

expliquer le modèle de Bohr

Answer 31

* Les électrons (négatifs) gravitent autour d’un noyau, très petit et positif. * Les électrons évoluent sur des orbites circulaires stables, appelés niveaux d’énergie. Ces orbites sont discrètes et peuvent être numérotés (n=1,2,3,4...). L’énergie de chacune de ces orbites est unique, et l’électron sur cette orbite possède cette énergie. L’énergie des orbites, et donc de l’électron, est donc quantifiée. * L’énergie la plus basse est l’état fondamental (E1), et l’électron voudra toujours y retourner. C’est l’état stable. Les autres niveaux sont dits excités

Question 32

que se passe t'il dans le modèle de Bohr lorsqu'on se rend a l'infini

Answer 32

À l’infini, l’énergie de l’électron est nul: l’atome est ionisé; il a perdu son électron. L’énergie des orbites est donc négative.

Question 33

quel sont les trois postulats de Bohr

Answer 33

1) l'électron se déplace uniquement sur des orbites circulaire d'énergie constate En appelées états stationnaires 2) Un électron émet un photon lorsqu'il passe d'un niveau d'énergie supérieur (ni) à une orbite inférieur (nf) 3) la circonférence de l'orbite de l'électron doit être un nombre entier de longueur d'onde

Question 34

Principe de superposition

Answer 34

Si, statistiquement,un observable peut prendre plusieurs valeurs (états), il est en fait dans tous les états à la fois. (principe des ordinateurs quantiques)

Question 35

la finalité du système atomique

Answer 35

l’électron ne tourne pas autour du noyau atomique; il a une probabilité de présence, que l’on peut déterminer par sa fonction d’onde (p.495)

Question 36

1. Qu’est-ce qu’un spectre lumineux ?

Answer 36

Un spectre lumineux est le classement d’un rayonnement électromagnétique selon sa longueur d’onde ou sa fréquence.

Question 37

Quelle est la différence entre un spectre d’émission et un spectre d’absorption ?

Answer 37

Un spectre d’émission montre les longueurs d’onde qu’une source émet directement. Un spectre d’absorption montre quelles longueurs d’onde une matière absorbe lorsqu’elle est éclairée par une lumière blanche.

Question 38

3. Pourquoi une feuille d’arbre paraît-elle verte ?

Answer 38

Parce qu’elle absorbe principalement les parties bleues et rouges du spectre lumineux, et réfléchit la lumière verte.

Question 39

Qu’observe-t-on sur un spectre lorsque la source émet un spectre discret ?

Answer 39

On voit des raies spectrales colorées distinctes correspondant à des longueurs d’onde précises.

Question 40

5. Qu’est-ce qu’un spectre continu ?

Answer 40

Un spectre continu montre toutes les longueurs d’onde visibles, sans raies distinctes, et seule l’intensité varie d’une couleur à l’autre.

Question 41

6. Qu’est-ce qu’un spectromètre et quel est son principe ?

Answer 41

Un spectromètre est un instrument qui décompose la lumière selon sa longueur d’onde (par un prisme ou un réseau) et affiche l’intensité des différentes couleurs sur un écran.

Question 42

Qu’est-ce que la radiance ?

Answer 42

C’est l’intensité relative d’une longueur d’onde par rapport aux autres dans un spectre donné.

Question 43

Qu’est-ce qu’un corps noir ?

Answer 43

Un corps noir est un objet théorique qui absorbe et émet parfaitement toutes les longueurs d’onde sous forme de radiation thermique sans aucune réflexion.

Question 44

Qu’est-ce que le rayonnement thermique ?

Answer 44

C’est la lumière produite par l’agitation thermique des particules chargées d’un objet (électrons et protons), surtout quand il est chauffé.

Question 45

Que dit la loi de Stefan-Boltzmann ?

Answer 45

L’intensité lumineuse totale émise par un corps noir est proportionnelle à la température du corps noir à la puissance 4. 𝐼=𝜎𝑇4

Question 46

Que dit la loi de Wien (loi du déplacement spectral) ?

Answer 46

La longueur d’onde maximale d’émission d’un corps noir est inversement proportionnelle à sa température. 𝜆𝑚𝑎𝑥⋅𝑇=2,898×10−3 𝑚⋅𝐾

Question 47

Comment varie la couleur d’un corps chauffé en fonction de la température ?

Answer 47

Plus la température augmente, plus la couleur tend vers le bleu (longueurs d’onde courtes). À basse température, la lumière est rouge ou orange.

Question 48

Quelle est la définition de la luminosité ?

Answer 48

La luminosité est la puissance rayonnée totale d’un corps noir. Elle est égale à l’intensité lumineuse multipliée par la surface de l’objet. 𝐿=𝐼×𝐴

Question 49

Pourquoi un objet ne rayonne-t-il plus à 0 Kelvin ?

Answer 49

Parce qu’à cette température, les particules n’ont plus d’énergie thermique et n’émettent donc plus de radiation thermique.

Question 50

Qu’est-ce qui produit de la lumière lorsqu’un corps est chauffé ?

Answer 50

L’accélération des particules chargées (électrons et protons) qui le composent.

Question 51

Pourquoi dit-on qu’un corps noir est un « émetteur parfait » ?

Answer 51

Parce qu’il n’émet que de la lumière thermique (pas de réflexion) et absorbe toutes les longueurs d’onde.

Question 52

Pourquoi dit-on que le Soleil est blanc ?

Answer 52

Parce qu'il émet toutes les longueurs d'onde visibles avec une intensité quasi-égale, produisant une lumière blanche.

Question 53

Qu’observe-t-on si un objet absorbe toutes les longueurs d’onde ?

Answer 53

On le perçoit comme noir, car il ne réfléchit aucun photon.

Question 54

Qu’observe-t-on si un objet réfléchit toutes les longueurs d’onde d’une lumière blanche ?

Answer 54

On le perçoit comme blanc.

Question 55

Pourquoi un corps chauffé change-t-il de couleur à mesure que la température augmente ?

Answer 55

Parce que la longueur d’onde maximale d’émission diminue avec l’augmentation de la température, ce qui déplace la couleur vers le bleu dans le spectre visible (selon la loi de Wien).

Question 56

Qu’est-ce qu’un rayonnement discret et dans quel cas l’observe-t-on ?

Answer 56

C’est un spectre formé de raies précises, observé lorsque l’émission provient d’éléments chimiques spécifiques (spectre d’émission atomique).

Question 57

Pourquoi la radiance d’un corps noir est-elle une fonction universelle de la température ?

Answer 57

Parce que toutes les particules chargées en accélération émettent des ondes électromagnétiques, et le spectre dépend uniquement de la température, indépendamment de la nature du matériau.

Question 58

Comment peut-on déterminer la température d’un objet chauffé à partir de son spectre ?

Answer 58

En identifiant la longueur d’onde maximale d’émission dans son spectre (loi de Wien) et en utilisant la formule : T= 2,898×10 −3/λ max ​

Question 59

Qu’est-ce qu’un prisme ou un réseau de diffraction dans un spectromètre ?

Answer 59

Un prisme décompose la lumière par réfraction, tandis qu’un réseau de diffraction utilise l’interférence des ondes lumineuses pour séparer les longueurs d’onde.

Question 60

Quelle est la conséquence pratique de la loi de Stefan-Boltzmann dans l’astronomie ?

Answer 60

Elle permet d’estimer la température des étoiles en fonction de leur intensité lumineuse et de leur surface apparente.

Question 61

Pourquoi peut-on dire qu’un spectre d’émission est une signature unique d’un élément chimique ?

Answer 61

Car chaque élément possède des niveaux d’énergie spécifiques, et donc des longueurs d’onde d’émission caractéristiques.

Question 62

Quelle différence existe-t-il entre la lumière émise par une source thermique et celle émise par un laser ?

Answer 62

Une source thermique émet un spectre continu ou discret large (ex. : corps noir, lampe). Un laser émet une lumière monochromatique, concentrée sur une seule longueur d’onde.

Question 63

Que représente la constante de Stefan-Boltzmann et quelle est sa valeur ?

Answer 63

C’est la constante qui relie l’intensité lumineuse à la température selon la loi de Stefan-Boltzmann : 𝜎=5,67×10−8𝑊⋅𝑚−2⋅𝐾−4

Question 64

le potentiel

Answer 64

- les électrons sont émis avec une vitesse (énergie cinétiquétique) de sorte qu'il faut appliquer ne tension négative V0, appelée potentiel d'arrêt, pour annuler le courant - lorsque V est positif, il y a une courant constant. Si V est négatif, seuls les électrons les plus énergétiques se rendent à l'autre borne, et le courant diminue

Question 65

est ce que le potentiel d’arrêt est indépendant de l’intensité lumineuse

Answer 65

oui, lorsqu'on augmente l'intensité lumineuse, il y a plus d'électrons d'arrachés ( donc plus de courant), mais ils n'ont pas plus d'énergie ( Vo reste le même).