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Décrire la lumière par son modèle ondulatoire (longueur d'onde, fréquence, \(c=\lambda f\))
Décrire la lumière par son modèle particulaire (photon, \(E=hf=\dfrac{hc}{\lambda}\))
Relier l'émission ou l'absorption d'un photon aux niveaux d'énergie quantifiés d'un atome

Fiche résumé — La lumière : ondes et photons

Chapitre 15 | Première générale (spécialité) | Physique-Chimie

Dernière mise à jour : 16 juin 2026

Données utiles

Constante de Planck \(h = 6{,}63\times10^{-34}\ \text{J·s}\) — Célérité de la lumière dans le vide \(c = 3{,}00\times10^{8}\ \text{m/s}\) — \(1\ \text{nm} = 10^{-9}\ \text{m}\) — \(1\ \text{eV} = 1{,}6\times10^{-19}\ \text{J}\)

1. Modèle ondulatoire

La lumière est une onde électromagnétique caractérisée par sa longueur d'onde \(\lambda\) (dans le vide).

\(c = \lambda\,f \qquad\Longleftrightarrow\qquad f = \dfrac{c}{\lambda}\)

Visible : 400 nm (violet) à 800 nm (rouge)
\(\lambda \lt 400\) nm : UV ; \(\lambda \gt 800\) nm : IR

2. Modèle particulaire : le photon

La lumière = flux de photons (grains d'énergie). Énergie d'un photon :

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

\(E\) en joules (J).

Astuce : plus \(\lambda\) est petite, plus le photon est énergétique : UV \(\gt\) visible \(\gt\) IR. Les UV peuvent casser des liaisons chimiques (peau, yeux).

3. Dualité onde-particule

Deux modèles complémentaires selon l'expérience :

Onde : interférences, diffraction
Photons : effet photoélectrique (panneau solaire)

Astuce : les deux modèles ne se contredisent pas, ils décrivent la même lumière sous deux angles.

4. Niveaux d'énergie d'un atome

L'énergie d'un atome est quantifiée : seules certaines valeurs (niveaux) sont permises.

Transition d'un niveau haut vers un niveau bas → émission d'un photon :

\(\Delta E = E_{\text{haut}} - E_{\text{bas}} = h\,f = \dfrac{h\,c}{\lambda}\)

D'où \(\lambda = \dfrac{hc}{\Delta E}\) : origine des spectres de raies.

Pièges à éviter

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

Piège : un grand \(\lambda\) donne un photon moins énergétique (\(E = \dfrac{hc}{\lambda}\)) — ne pas inverser.

Piège : l'atome ne peut pas prendre n'importe quelle énergie : seuls certains niveaux sont permis.

Résumé express — Méthode type (énergie d'un photon)

1	Convertir la longueur d'onde en mètres (\(1\ \text{nm} = 10^{-9}\) m)
2	Si besoin, fréquence : \(f = \dfrac{c}{\lambda}\)
3	Appliquer \(E = \dfrac{hc}{\lambda}\) avec \(h=6{,}63\times10^{-34}\) J·s et \(c=3{,}00\times10^{8}\) m/s
4	Le résultat est en joules (J)
5	Pour passer en eV : diviser par \(1{,}6\times10^{-19}\)