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Décrire le photon et exploiter \(\Delta E = hf = hc/\lambda\)
Interpréter les échanges d'énergie matière-lumière
Identifier les conversions photovoltaïque et photothermique
Exploiter une caractéristique \(I(U)\) et déterminer un rendement

Fiche résumé — Énergie transportée par la lumière

Chapitre 6 | Terminale STI2D — spécialité Physique-chimie et mathématiques | Physique-Chimie

Dernière mise à jour : 21 octobre 2026

1. Le photon

Dans le modèle corpusculaire, la lumière est un flux de photons : des grains d'énergie, sans masse, allant à \(c=3{,}0\times10^{8}\ \text{m·s}^{-1}\).

Astuce : le modèle corpusculaire décrit les échanges d'énergie ; le modèle ondulatoire, la propagation.

2. Énergie d'un photon

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

\(h=6{,}63\times10^{-34}\ \text{J·s}\), \(\Delta E\) en J, \(f\) en Hz, \(\lambda\) en m.

Piège : \(\Delta E\) varie en \(1/\lambda\). Petit \(\lambda\) (UV) = photon très énergétique.

3. Échanges matière-lumière

Absorption : l'atome reçoit un photon → gagne \(hf\).
Émission : l'atome libère un photon → perd \(hf\).

Les échanges se font par grains (photons), donc par quantités bien précises.

4. Deux conversions

Photovoltaïque : lumière → énergie électrique.
Photothermique : lumière → énergie thermique (chaleur).

Piège : ne pas confondre les deux ; les pertes du PV sont de la chaleur.

5. Caractéristique \(I(U)\) d'un panneau PV

Courant de court-circuit \(I_{cc}\) : à \(U=0\) (intensité max).
Tension à vide \(U_{co}\) : à \(I=0\) (tension max).
Point de fonctionnement : couple \((U\,;\,I)\) ; puissance \(P=U\times I\).
Puissance maximale au « coude » : \(P_{max}=U_m\times I_m\).

Piège : \(P_{max}\ne U_{co}\times I_{cc}\) (ces deux points ont \(P=0\)).

6. Bilan de puissance et rendement

\(\eta = \dfrac{P_{utile}}{P_{reçue}}\qquad(0\lt\eta\le1)\)

Capteur solaire : puissance reçue \(P_{reçue}=G\times S\) (\(G\) en W·m\(^{-2}\), \(S\) en m²).
PV : \(P_{utile}=U_m\times I_m\). Photothermique : \(P_{utile}\) = puissance thermique transmise au fluide. \(\eta\) est sans unité (souvent en %).

Exemple type

Panneau PV : \(S=1{,}6\ \text{m}^2\), \(G=1000\ \text{W·m}^{-2}\), point \((U_m=30\ \text{V}\,;\,I_m=8{,}5\ \text{A})\).
\(P_{utile}=30\times8{,}5=255\ \text{W}\) ; \(P_{reçue}=1000\times1{,}6=1600\ \text{W}\) ;
\(\eta=\dfrac{255}{1600}=0{,}16=16\ \%\).