ν= h.c/ λ), Exo 8 p 89 (cours : nx A La quantification des niveaux d'énergie de l'atome. Il étend cette théorie à la lumière. Il avance l’existence de grains ou corpuscules de lumière ou photons. Relation ΔE = hν dans les échanges d’énergie. 2) Quel nouveau concept met-il en avant ? TP n° 6 : Interaction Lumière – matière ; Spectres de raies Il s’agit dans e hapitre de omprendre d’où proviennent les raies visi les dans les spetres d’émission et d’asorption. Doc. Spectre d’émission de l’hydrogène. L’INTERACTION LUMIÈRE-MATIÈRE. Absorption Transmission Diffusion: émission d’un photon d’énergie inférieure (perte d’énergie) Effet photoélectrique(voir cours sur les ondes) Énergie du photon = énergie d’extraction de l’électron + énergie cinétique de l’électron Existence d’un seuil W pour l’énergie du photon incident. Cette interaction se traduit par l’absorption de ces photons (ceux dont la longueur d’onde correspond à l’élément chimique de la matière étudiée). Énergie d’un photon. Q1. Lumière et énergie 1.1. Spectre solaire. Quantification des niveaux d’énergie de la matière. Conversion d’énergie entre le joule et l’électronvolt. Fluorescence, terme introduit par Stokes en 1852, de fluor (fluorine = fluorure de Ca) ! Elles sont aussi utilisées, en autre, pour des expériences de … Lorsque la lumière arrive sur la matière, ces atomes et molécules peuvent réagir de diverses manières : absorption, fluorescence, transmission, réfraction, réflexion, diffusion. Nous allons nous intéresser à deux de ces phénomènes : tout d’abord l’absorption par la matière de photons et d’électrons et ensuite la fluorescence. Chapitre 5 : Interaction lumière – matière 1. Interaction lumière – matière : émission , absorption Interpréter les échanges d’énergies entre lumière et matière à l’aide du modèle corpusculaire de la lumière. En théorie quantique, l'interaction de la matière avec le champ électromagnétique est décrite en termes d'absorptions, d'émissions ou de diffusions de photons. Modèle corpusculaire de la lumière. Quantification des niveaux d’énergie de la matière. Interaction des photons avec la matière et forme des spectres en spectrométrie de photons X et γ 1. 2(De(telles(bandes(permettent(de(décrire(les(propriétés(des(électrons(dans(les(matériaux(semiQconducteurs. Modèle corpusculaire de la lumière : le photon. Interaction lumière/matière. … Notions et contenus Interaction lumière-matière : émission et absorption. Conditions de mise en œuvre : L'ensemble de cette activité constitue un réinvestissement des connaissances sur la quantification des niveaux d'énergie de la matière et peut donc être proposé aux élèves après avoir découvert cette notion. Interpréter les échanges d'énergie entre lumière et matière à l'aide du modèle corpusculaire de la lumière. Ce qui produit la lumière est appelé « source primaire ». Lors de son émission ou son absorption, l’énergie échangée par le photon est un quantum d’énergie d’expression : ε = h ν Albert Einstein 1) À quel phénomène physique Albert Einstein étend-il la théorie des quantas ? Pr. Connaître la description qualitative de l'interaction lumière-matière : absorption et émission. IV. Re: interactions lumière matière. L'interaction … résumé de cours. Convertir les unités d’énergie : joule et électronvolt. Vidéos pédagogiques sur la lumière et matière Interaction lumière / matière – Physique-Chimie – 1ère S Comprendre comment lumière et matière interagissent pour expliquer les spectres de raies d’émission et d’absorption. Le couplage de ces nano-émetteurs à des structures photoniques qui produisent un fort confinement électromagnétique permet de revisiter l’interaction lumière-matière à un niveau très fondamental et de façonner à volonté l’émission (et l’absorption) de lumière de ces dispositifs. Modèle corpusculaire de la lumière : le photon. Interaction lumière-matière : émission et absorption. Energie d’un photon. Au niveau microscopique, les photons qui composent la lumière peuvent interagir avec les atomes qui constituent la matière. Relation E = h dans les échanges d’énergie. c)- Absorption de la lumière par un atome. Spectre solaire. Quantification des niveaux d'énergie de la matière. Interaction lumière-matière (le terme « interaction » indique une rencontre donnant lieu à un échange d’énergie) A- Sources de lumière ... Absorption et émission de rayonnement Tous les corps émettent donc de l’énergie électromagnétique à cause de l’oscillation continue et désordonnée des atomes (et donc des noyaux chargés) qui les constituent. 3 Les échanges d’énergie : émission et absorption de lumière Le passage d’un niveau d’énergie à un autre, appelé transition , s’accompagne de l’émission ou de l’absorption d’un photon dont l’énergie Δ E = h ν est égale à la différence d’énergie qui sépare les niveaux de départ et d’arrivée. Fiche professeur Interaction lumière – matière : émission, absorption. fluorescence X. Les électrons éjectés sont appelés électrons secondaires. Relation ΔE = hν dans les échanges d’énergie. I Absorption d’un photon par un atome Un photon peut être absorbé par un atome si son énergie est égale à la valeur absolue de la différence d’énergie entre un niveau d’énergie inférieur E n … Généralement, lorsque la lumière arrive sur la matière, une partie est réfléchie, une autre est absorbée et le reste est transmis. Énergie d'un photon. A la fin du XIXe siècle, la physique classique . fluorescence! Interpréter les échanges d’énergie entre lumière et matière à l’aide du modèle corpusculaire de la lumière. Connaître les relations λ=c/ν et ΔE = hν et les utiliser pour exploiter un diagramme de niveaux d’énergie. L’histoire des quanta. INTERACTION LUMIERE- MATIERE Type d'activité | Activité-cours. Interaction lumière-matière Quantification de l’énergie des atomes. phosphorescence! FICHE 1 Fiche à destination des enseignants 1S 5 INTERACTION LUMIERE- MATIERE Type d'activité | Activité-cours. Spectre solaire. ν= h.c/ λ), Exo 8 p 89 (cours : nx Modèle corpusculaire de la lumière : le photon. 18.1 effet photoélectrique La partie. Le premier paragraphe est consacré aux principales interactions lumière/matière, il est suivi d'un paragraphe consacré aux mécanismes d'émission et d'absorption de lumière dans les matériaux semi-conducteurs. A cette occasion de la lumière disparait du spectre, ce qui donne naissance à un spectre de raies d’absorption. Connaître les relations = cl. 2) Quel nouveau concept met-il en avant ? Interaction lumière-matière : émission et absorption. Interaction Lumière-Matière. (physique des «C’est la naissan e de la physique quantique quanta »). Quantification des niveaux d’énergie de la matière. 3.1 Interaction des électrons Les phéno Écoutez attentivement pour répondre aux questions ci-après. Seuls ceux qui pourront provoquer une transition vers un état plus élevé seront absorbés. Au début du xx e siècle, la physique quantique transforme radicalement la vision que l'on a jusque-ici de l'énergie ainsi que de la matière. Connaître les relations ν = c/λ et ΔE = h.ν dans les échanges d’énergie. Interaction lumière - matière : émission, absorption Type d'activité : Activité documentaire avec débats-bilan, exercices. C’est pourquoi il est possible d’identifier un atome à partir de son spectre d’émission ou d’absorption. 2)- Le cas de l’atome d’hydrogène. Revenir aux chapitres. Lorsque la lumière arrive sur la matière, ces atomes et molécules peuvent réagir de diverses manières : absorption, fluorescence, transmission, réfraction, réflexion, diffusion. Q2. Interaction lumière matière : émission et absorption. Dans le cadre de l’interaction lumière/matière, ces transitions sont l’absorption et l’émission. D L’émission et l’absorption de la lumière. - On parle de modèle particulaire de la lumière. - En 1926, Gilbert Newton invente le mot « photons pour nommer ces quanta. - Les photons sont des particules de masse nulle et de charge nulle se propageant à la vitesse de la lumière. b)- Quantum d’énergie. interaction lumiÈre-matiÈre Les spectres d'émission et d'absorption Interpréter les échanges d’énergie entre lumière et matière à l’aide du modèle corpusculaire de la lumière. Quantification des niveaux d’énergie de la matière. Spectre solaire. En 1913, pour expliquer la présence des raies d’émission de l’atome d’hydrogène, Niels Bohr propose un modèle de la structure de cet atome en introduisant la notion de niveau d’énergie. Spectre solaire. Ministère de l’éducation nationale (DGESCO – IGEN) Baccalauréat général – Physique-chimie – Exemple de sujet de spécialité de la série S Page 3 sur 6. De telles sources de lumières sont appelées « lampes à décharge ». Relation E = h dans les échanges d'énergie. Interaction Lumière-Matière. Relation ΔE = hν dans les échanges d’énergie Type d’activité : Activité-cours. Si non que contient-elle ? Interaction lumière-matière : émission et absorption Quantification des niveaux d’énergie. Modèle corpusculaire de la lumière : le photon. L’ampoule utilisée contient-elle un filament de tungstène ? Interaction lumière-matière : émission et absorption. Interaction lumière – matière. Relation E = h dans les échanges d’énergie. Cours : Interaction lumière-matière. Elles mettent en jeu le photon d’énergie. | | Notions et contenusInteraction lumière-matière : émission et absorption.Quantification des niveaux d’énergie de la matière.Modèle corpusculaire de la lumière : le photon. Interaction lumière - matière Chapitre 5 page 78 I. Spectre d’émission de l’atome de mercure 1) Spectre de raies : Expérience professeur : Le professeur vous montre comment obtenir le spectre d’émission du mercure. Absorption(d’un(semi?conducteur(:(modèle(desbandesparaboliques(On(va(étendre(le(calcul(de(l’absorption(d’un(système(à(deux(niveaux(au(cas(d’un(système formé(de(deux(bandes(d’énergie(paraboliques(comme(illustré(sur(le(schéma(ciQdessous. Interaction lumière-matière : émission et absorption. Séance 3 : Présentation et synthèse Prérequis Savoir que la lumière peut être décomposée afin d’obtenir son spectre. Le troisième paragraphe traite de la photoconductivité des matériaux semi-conducteurs. Interaction de la lumière et de la matière Lorsqu'une source d'énergie lumineuse vient frapper un objet, celui-ci va renvoyer un rayonnement à une certaine longueur d'onde - et apparaîtra par conséquent d'une couleur précise - en fonction des mécanismes d'émission, de réflexion, d'absorption et de transmission. Séance 1 : Interaction lumière matière. Modèle corpusculaire de la lumière : le photon. En effet, dans un atome, les électrons gravitent autour du noyau. Thème : Observer sous-thème : Couleurs et images TP interaction lumière-matière 1 Objectifs: Interpréter les échanges d’énergies entre lumière et matière à l’aide du modèle corpusculaire de la lumière. Modèle corpusculaire : le photon, énergie d’un photon. 23 août 2017 3 décembre 2017 Daphn é Première Scientifique > Physique-Chimie. Un atome de sodium à son état fondamental ( Pour calculer la raie de longueur d’onde, on applique la formule : Etats excités Quantification des niveaux d’énergie de la matière. L’émission stimulée — Un atome dans l'état ′ peut se « désexciter » vers le niveau sous l'effet d'une onde électromagnétique, qui sera alors amplifiée.Comme pour l'absorption, ce processus n'est possible que si la fréquence du rayonnement est proche de la fréquence de Bohr ′.On peut l'interpréter comme l'émission d'un photon d'énergie qui vient s'« ajouter » au rayonnement. Interaction lumière-matière (le terme « interaction » indique une rencontre donnant lieu à un échange d’énergie) A- Sources de lumière ... Absorption et émission de rayonnement Tous les corps émettent donc de l’énergie électromagnétique à cause de l’oscillation continue et désordonnée des atomes (et donc des noyaux chargés) qui les constituent. Énergie d'un photon. Le modèle corpusculaire de la lumière En 1900, Max Planck (prix No el 1918), émet l’hypothèse que les ondes életromagnétiques transportent l’énergie par paquets, appelés quanta d’énergie. | | Notions et contenusInteraction lumière-matière : émission et absorption.Quantification des niveaux d’énergie de la matière.Modèle corpusculaire de la lumière : le photon. INTERACTION LUMIERE- MATIERE Type d'activité Activité-cours. Ces interactions ont des conséquences sur les spectres d'émission et d'absorption des atomes. Le retour de l’atome à l’état fondamental induit l’émission de rayonnement i.e. Les interactions rayonnement-matière (ou interactions lumière-matière) décrivent, dans le cadre de la mécanique quantique, les effets d'un rayonnement sur un atome . Elle peut s’accompagner de l’émission d’un photon lumineux= cathodoluminescence. Elle est alors transformée en une autre énergie qui se traduit par l’excitation de l’atome. Relation E = h dans les échanges d’énergie. Interaction lumière-matière : émission et absorption. interaction lumière matière ΔE = h. ν, diagrammes énergétiques émission, absorption de photons, spectres de raies Voir livre Nathan chapitre 5 Le photon Exercices à faire à la maison : Exo 4 p 88 ( λ = c/ ν), Exo 5 p 88 (E=h. Interaction lumière-matière : émission et absorption. Interactions lumière matière Lorsqu'un atome est soumis à une onde lumineuse trois interactions lumière matière peuvent se produire : l'absorption, l'émission spontanée et l'émission stimulée . L’interaction lumière matière est quantifiée, on a des raies d’émission et d’absorption, on va s’intéresser aux mécanismes qui en sont à l’origine, et voir comment on peut les utiliser pour faire des sources quasi monochromatiques (dont on a besoin en optique) (ie on va parler du laser….) Pendant des siècles, les physiciens ont décrit la lumière par des théories de plus en plus élaborées, mais aucune ne permettait de comprendre comment elle était créée. Notions et contenus : Interaction lumière-matière : émission et absorption. Nombres quantiques et orbitales atomiques. Voici quelques éléments de réponse à vos interrogations. L'objectif du projet UNIQUE est d'explorer de nouveaux détecteurs quantiques dans la gamme de fréquences THz et MIR (lambda = 3-300µm), fonctionnant dans le régime de couplage ultra-fort lumière-matière. Cela se traduit au niveau atomique par l’émission ou l’absorption d’un photon par un atome. Ces trois phénomènes sont censés expliquer tous les autres. La lumière est capable d’interagir avec la matière. Séance 2 (durée 2 h) : Etude de document (tâche complexe) : Le spectre solaire. Formule. L’énergie d’un atome ne peut prendre que certaines valeurs : l’énergie d’un atome est quantifiée. Quantification des niveaux d’énergie de la matière. Activité : Interaction lumière-matière. : le Soleil, une lampe torche, un ver luisant… On appelle « source secondaire » un objet qui renvoie de la lumière mais ne la produit pas – la Lune, un miroir – et tout objet suffisamment « réfléchissant » pour permettre d’éclairer un autre objet. Interaction lumière - matière Chapitre 5 page 78 I. Spectre d’émission de l’atome de mercure 1) Spectre de raies : Expérience professeur : Le professeur vous montre comment obtenir le spectre d’émission du mercure. ABSORPTION! Énergie d’un photon. Figure 1. L’INTERACTION LUMIÈRE-MATIÈRE. […] Associer un domaine spectral à la nature de la transition mise en jeu. Revenir aux chapitres. Pour comprendre comment la lumière est absorbée par la matière, le plus simple est de considérer les atomes, le plus simple d’entre eux étant l’hydrogène. L’émission de lumière se fait par la perte d’énergie de l’électron. Interaction lumière-matière 4.1. Il a fallu attendre le début du XXe siècle pour qu’émergen - Absorption et émission de photons. Absorption et émission. III Interaction entre la lumière et la matière 1) Les niveaux d’énergie dans l’atome En 1913, pour expliquer la présence des raies d’émission de l’atome d’hydrogène, Niels Bohr émet l’hypothèse qu’un même atome possède plusieurs niveaux d’énergie, liés aux différentes configurations Interaction lumière-matière Notions et contenus Compétences exigibles Interaction lumière-matière : émission et absorption. La quantification des niveaux d’énergie rend compte du caractère discontinu des spectres d’émission et d’absorption atomiques. La lumière produite par un tube fluorescent d’une enseigne lumineuse résulte d’une interaction entre l’énergie apportée au gaz et ses électrons. 3) Absorption d'un photon : Exactement de la même manière que pour l'émission d'un photon, un atome peut en absorber. Spectre solaire. Relation ΔE=h ν Compétences attendues A Quantification des niveaux d’énergie de la matière. Énergie d’un photon. inélastique! Relation ΔE = hν dans les échanges d’énergie. Niveaux d’énergie des atomes Atome, modèle planétaire. Quantification de l’énergie d’un atome . | | Notions et contenusInteraction lumière-matière : émission et absorption.Quantification des niveaux d’énergie de la matière.Modèle corpusculaire de la lumière : le photon. Electroluminescence, thermoluminescence, chimiluminescence,bioluminescence ! Au xixe siècle, on a remarqué que des gaz d’atomes avaient des raies d’absorption et d’émission bien définies (figure 1). Si non que contient-elle ? La lumière et la dualité onde-corpuscule. Quantification des niveaux d’énergie de la matière.Connaître les relations Modèle corpusculaire de la lumière : le photon. Relation ΔE = hν dans les échanges d’énergie. Pour le spectre d’absorption, l’exposition du gaz à de la lumière blanche fait que les photons incidents vont présenter toutes les longueurs d’onde du visible. Ces longueurs d’onde émises ou absorbées sont caractéristiques de chaque atome car elles dépendent des niveaux d’énergie de cet atome. - Interpréter qualitativement l’effet photoélectrique à l’aide du modèle particulaire de la lumière. Spectre solaire. électron secondaire. Interaction lumière-matière Lesmicrocavitésàbasede semiconducteurs:couplagefort matière-rayonnement La désexcitation d’un atome par émission spontanée de lumière n’est pas un processus physique immuable. Modèle corpusculaire de la lumière Connaître les relations : le photon. 23 août 2017 3 décembre 2017 Daphné Première Scientifique > Physique-Chimie. - Décrire l’effet photoélectrique, ses caractéristiques et son importance historique. Au xixe siècle, on a remarqué que des gaz d’atomes avaient des raies d’absorption et d’émission bien définies (figure 1). 2 Conversion intersystème Phosphorescence S 0 S 1 1 0 Fluorescence Absorption … Interaction lumière-matière : émission stimulée, coefficients d'Einstein, absorption et gain, équations d'évolution. Les fondements de la physique quantique (Etienne Klein) Histoire de la lumière : ondes et photons Spectres d'émission et d'absorption d'un élément Spectres et composition chimique du Soleil (CEA) Interprétation du spectre de raies de l'atome d'hydrogène Cours : Interaction lumière-matière. Interaction Lumière Matière : émission, absorption De façon générale, les atomes ont tendance à s’associer pour former des molécules stables par mise en commun d’électrons. diagramme de niveaux d'énergie. Relation de Planck-Einstein La physique quantique (Serge Haroche - Prix… Lors de son émission ou son absorption, l’énergie échangée par le photon est un quantum d’énergie d’expression : ε = h ν Albert Einstein 1) À quel phénomène physique Albert Einstein étend-il la théorie des quantas ? IV. Connaître les relations λ=c/ ν et ΔE=h ν et les utiliser pour exploiter un … Ex. Connaître les différents types de spectre (émission, absorption).
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