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Propagation dans le vide, célérité de la lumière, relation \(\lambda=c/f\)
Classer les ondes EM et citer leurs domaines d'utilisation ; lire un spectre
Sources et spectres (émission/absorption) ; énergie d'un photon \(E=h\nu=hc/\lambda\)

Fiche résumé — Ondes électromagnétiques et modèle du photon

Chapitre 11 | Première STL — spécialité Physique-chimie et mathématiques | Physique-Chimie

Dernière mise à jour : 21 octobre 2026

1. Onde EM et lumière

La lumière est une onde électromagnétique. Une onde EM se propage dans le vide (contrairement au son).

\(c=3{,}0\times10^{8}\ \text{m·s}^{-1}\)

Astuce : dans le vide, toutes les ondes EM vont à la même vitesse \(c\).

2. Relation λ – f

Longueur d'onde, fréquence et célérité :

\(\lambda=\dfrac{c}{f}\quad;\quad f=\dfrac{c}{\lambda}\)

λ en m, \(f\) en Hz. λ et \(f\) sont inversement proportionnelles.

Piège : convertir λ en mètres (\(1\ \text{nm}=10^{-9}\ \text{m}\)) avant tout calcul.

3. Spectre des ondes EM

Par λ décroissante (f croissante) :

radio → micro-ondes → IR → visible → UV → X → γ
Visible : \(\approx400\) nm (violet) à \(\approx800\) nm (rouge)

Astuce : vers les petites λ (X, γ), les ondes sont plus énergétiques et plus dangereuses.

4. Sources et spectres

Incandescence → spectre continu
Lampe spectrale (gaz) → raies d'émission
LED → bande étroite ; laser → une seule raie

Piège : absorption = fond continu barré de raies noires.

5. Émission / absorption

Émission : lumière émise (continu ou raies brillantes).
Absorption : raies/bandes noires là où la matière absorbe.

Une solution paraît de la couleur complémentaire de celle qu'elle absorbe.

6. Énergie du photon

Modèle corpusculaire : la lumière est faite de photons.

\(E=h\,\nu=\dfrac{h\,c}{\lambda}\)

\(E\) en J ; \(h=6{,}63\times10^{-34}\ \text{J·s}\).

Piège : petite λ ⇒ photon plus énergétique (bleu plus que rouge).

7. Échange lumière – matière

Un atome n'a que certains niveaux d'énergie. Il absorbe ou émet un photon d'énergie exactement égale à l'écart entre deux niveaux :

\(\Delta E=h\,\nu=\dfrac{h\,c}{\lambda}\)

D'où les raies caractéristiques de chaque élément (brillantes en émission, noires en absorption).

Exemple type

Laser rouge \(\lambda=633\) nm \(=633\times10^{-9}\) m.
Fréquence : \(f=\dfrac{c}{\lambda}=\dfrac{3{,}0\times10^{8}}{633\times10^{-9}}=4{,}7\times10^{14}\ \text{Hz}\).
Énergie d'un photon : \(E=\dfrac{hc}{\lambda}=\dfrac{6{,}63\times10^{-34}\times3{,}0\times10^{8}}{633\times10^{-9}}=3{,}1\times10^{-19}\ \text{J}\).