← Retour au sommaire

Interrogation — Ch15 : La lumière : ondes et photons

Première générale | Physique-Chimie | Durée : 30 min | /20

Dernière mise à jour : 21 juin 2026

Données : \(c=3{,}00\times10^{8}\) m/s ; \(h=6{,}63\times10^{-34}\) J·s ; \(1\ \text{eV}=1{,}6\times10^{-19}\) J ; \(1\ \text{nm}=10^{-9}\) m. Visible : 400 nm (violet) → 800 nm (rouge).

Nom : _______________ Prénom : _______________ Date : __________

Exercice 1 — Domaines du spectre (3 pts)

Pour chaque longueur d'onde, indique le domaine (UV, visible ou IR) puis classe-les de la plus petite à la plus grande longueur d'onde : (a) \(\lambda=300\) nm ; (b) \(\lambda=600\) nm ; (c) \(\lambda=1500\) nm.

Exercice 2 — Fréquence d'une lumière (4 pts)

Une diode laser émet une lumière de longueur d'onde \(\lambda = 600\) nm.

  1. Convertis \(\lambda\) en mètres.
  2. Calcule la fréquence \(f\) de cette lumière.

Exercice 3 — Énergie d'un photon (5 pts)

On considère un photon de lumière verte de longueur d'onde \(\lambda = 500\) nm.

  1. Quelle relation donne l'énergie \(E\) d'un photon en fonction de \(\lambda\) ?
  2. Calcule \(E\) en joules.
  3. Convertis \(E\) en électronvolts (eV).

Exercice 4 — UV et danger (4 pts)

On compare deux rayonnements : un UV de longueur d'onde \(\lambda_1 = 200\) nm et un visible de longueur d'onde \(\lambda_2 = 600\) nm.

  1. Calcule l'énergie d'un photon UV (\(\lambda_1\)) en joules.
  2. Sans nouveau calcul, le photon visible (\(\lambda_2\)) est-il plus ou moins énergétique ? Justifie à l'aide de la relation \(E=\dfrac{hc}{\lambda}\), et explique pourquoi les UV sont dangereux pour la peau.

Exercice 5 — Transition atomique (4 pts)

Un atome subit une transition d'un niveau d'énergie élevé vers un niveau plus bas, en libérant \(\Delta E = 3{,}31\times10^{-19}\) J.

  1. Calcule la longueur d'onde \(\lambda\) du photon émis (en nm).
  2. À quel domaine appartient cette lumière ?

Correction

Ex 1 : (a) 300 nm → UV ; (b) 600 nm → visible ; (c) 1500 nm → IR. Ordre croissant : (a) < (b) < (c).

Ex 2 : a) \(\lambda=600\times10^{-9}\) m. b) \(f=\dfrac{c}{\lambda}=\dfrac{3{,}00\times10^{8}}{600\times10^{-9}}=5{,}0\times10^{14}\) Hz.

Ex 3 : a) \(E=h\,f=\dfrac{h\,c}{\lambda}\). b) \(E=\dfrac{6{,}63\times10^{-34}\times3{,}00\times10^{8}}{500\times10^{-9}}\approx3{,}98\times10^{-19}\) J. c) \(E=\dfrac{3{,}98\times10^{-19}}{1{,}6\times10^{-19}}\approx2{,}5\) eV.

Ex 4 : a) \(E_1=\dfrac{6{,}63\times10^{-34}\times3{,}00\times10^{8}}{200\times10^{-9}}\approx9{,}9\times10^{-19}\) J. b) Le photon visible a une longueur d'onde plus grande (600 nm > 200 nm), donc il est moins énergétique (\(E\) varie en \(1/\lambda\)). Les UV, plus énergétiques, transportent assez d'énergie pour casser des liaisons chimiques et endommager la peau.

Ex 5 : a) \(\lambda=\dfrac{hc}{\Delta E}=\dfrac{6{,}63\times10^{-34}\times3{,}00\times10^{8}}{3{,}31\times10^{-19}}\approx6{,}0\times10^{-7}\) m \(=600\) nm. b) 600 nm : lumière visible (orangée).

Barème : Ex1 = 3 pts · Ex2 = 4 pts · Ex3 = 5 pts · Ex4 = 4 pts · Ex5 = 4 pts → Total /20.