Page 32 - cahiers de sciences physiques 4ème Maths - 3ème Trimestre

IV- Applications:

1°) Application à l’astrophysique:

Il est difficile d’envoyer une sonde spatiale sur de nombreuses étoiles car elles sont trop loin ou
trop chaude. Seul leur rayonnement nous permet de les analyser.
Qu’est ce qu’une étoile ?
C’est une boule de gaz sous haute pression dont la température varie beaucoup entre le centre
et la surface. Mais la plupart des étoiles comportent une atmosphère constituée d’un gaz
sous basse pression.
Quelles informations pouvons-nous avoir ?
• Le rayonnement que l’on perçoit d’une étoile provient de la photosphère. Celui–ci donne
la couleur donc la température de l’étoile :
Les bleues sont les plus chaudes et les rouges les plus froides.
• A la périphérie de cette photosphère, il existe donc une atmosphère constituée d’un
gaz sous faible pression. C’est dans cette partie de l’étoile que certaines radiations
sont absorbées par les éléments chimiques présents.
Le spectre de la lumière émise par une étoile est donc un spectre d’absorption.

2°) Exercice :
8
-1
h = 6,62.10 -34 J.s ; C= 3.10 m.s ; 1eV = 1,6.10 -19 J ; m e = 9,1.10 -31 Kg
On rappelle que l’énergie d’un atome d’hydrogène est quantifiée et ne peut prendre que les valeurs suivantes :
E n = E 0 00 0 avec E 0 = -13.6 eV et n = 1, 2, 3………
2 2 2 2
n
1- a – Représenter sur un diagramme les niveaux d’énergie en électrons-volts de l’atome d’hydrogène pour n
compris entre 1 et 6.
b- Préciser sur ce diagramme l’état fondamental et les états excités.
c- Montrer à partir de ce diagramme le caractère discontinu du spectre d’émission de l’atome d’hydrogène.
2- Qu’appelle-t-on énergie d’ionisation de l’atome d’hydrogène ? Quelle est sa valeur ?
3- Dire s’il y a absorption ou émission lors de la transition :
a- Du niveau d’énergie correspondant à n = 1 au niveau n = 2
b- Du niveau d’énergie correspondant à n =3 au niveau n = 2
4- L’atome d’hydrogène passe du niveau d’énergie correspondant à n = 4 au niveau n = 2.
a- Calculer la longueur d’onde de la radiation émise.
b- A quel domaine de radiation cette longueur d’onde appartient-elle ?
5- Les quatre premières raies de la série de Balmer correspondant au retour au niveau n = 2 ont pour longueur
d’onde : λ 1 = 410 nm, λ 2 = 410 nm, λ 3 = 410 nm, λ 4 = 410 nm. Associer chaque longueur d’onde à la transition
correspondante.
6- L’atome d’hydrogène étant dans un état correspondant au niveau n = 1, il reçoit deux photons d’énergie
respectives 10.5 eV et 14 eV.
a- Lequel des deux photons permet ionisation de l’atome d’hydrogène ?
b- Calculer l’énergie cinétique, en eV, de l’électron lorsqu’il quitte l’atome ; puis déduire sa vitesse

C C o o u r r s s e e t t T P s s c c i i e e n c c e e s s p h y y s s i i q q u e e s : : 4 èmee e M a t t h è è m a a t t i i q q u e e s s ~ ~ B E L A R B I I A b b d e e l l m a j j i i d ~ ~ - P a a g g e e - 3 2 -
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