POLY-PREPAS Centre de Préparation aux Concours Paramédicaux

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1 POLY-PREPAS Centre de Préparation aux Concours Paramédicaux - Sections : L1 Santé / L0 Santé - Olivier CAUDRELIER oc.polyprepas@orange.fr 1

2 Données générales : é é é è..,.. é :,. ;,. exercice 1 : a) Calculer, en joules puis en ev, l énergie d un photon associé à la radiation bleue du spectre de l hydrogène, de longueur d onde dans le vide égale à 486 nm b) Calculer la fréquence et la longueur d onde du photon émis lors de la transition, du niveau 3 vers le niveau 2, de l atome d hydrogène. (E 3 = -1,51 ev ; E 2 = -3,39 ev) exercice 2 : a) connaissant l énergie (en ev) de l atome d hydrogène ionisé à l état n: E n = -13,6 / n², calculer les valeurs des 6 premiers niveaux d'énergie de l'atome d'hydrogène. Les schématiser. b) Quelle est la longueur d' 'onde du photon provoquant la transition d'un électron du niveau fondamental au niveau n = 3? c) L'atome d'hydrogène dans son état fondamental absorbe un photon de longueur d'onde 8, m ; l 'atome est-il ionisé? d) L'atome d'hydrogène est excité au niveau n = 4 ; quelles sont les longueurs d'onde des photons émis lors de sa désexcitation? Quelle est la région du spectre concernée? e) Dans cet état excité n = 4, quelle est l'énergie d'ionisation de l'atome d'hydrogène? Quelle serait alors la longueur d'onde du photon pouvant provoquer cette ionisation? exercice 3 : Lampe à vapeur de sodium 1. L'analyse du spectre d'émission d'une lampe à vapeur de sodium révèle la présence de raies de longueur d'onde λ bien définie. a) Quelles sont les longueurs d'ondes des raies appartenant au domaine du visible? au domaine UV? au domaine IR? b) S'agit-il d'une lumière polychromatique ou monochromatique? Justifier. c) Quelle est la fréquence de la raie de longueur d'onde λ = 589 nm? d) Que représentent les grandeurs h et e? 2

3 2. a) Sur le diagramme énergétique de l atome de sodium suivant, indiquer l'état fondamental, les états excités, et l état ionisé. b) En quoi ce diagramme permet-il de justifier la discontinuité du spectre d'émission. c) On considère la raie jaune du doublet du sodium de longueur d'onde λ= 589 nm. Calculer l'énergie EE (en ev) qui correspond à cette radiation et indiquer les niveaux d'énergie correspondant sur le diagramme. 3. L'atome de sodium considéré à l'état E 1 reçoit une radiation lumineuse de quantum E' = 1,09 ev. a) Cette radiation peut-elle interagir avec l'atome de sodium à l'état E 1. Justifier. Représenter sur le diagramme la transition correspondante par une flèche notée 2. b) La raie associée à cette transition est-elle une raie d'émission ou d'absorption? Justifier. 3

4 exercice 4 : Quelles sont les affirmations exactes? Energies des niveaux de l'atome d'hydrogène : niveau n énergie (ev) -13,6-3,4-1,51-0,85-0,54 a) L'atome d'hydrogène dans son état fondamental peut être excité par un photon d'énergie égale à 1,89 ev b) L'hydrogène peut émettre une radiation de fréquence égale à 1, Hz. c) On peut ioniser un atome d'hydrogène en le bombardant avec des électrons d'énergie cinétique égale à 14 ev d) L'atome d'hydrogène peut émettre un photon d'énergie égale à 14 ev e) Le spectre d'absorption de l'hydrogène est constitué de raies noires sur un fond coloré Exercice 5 : Les niveaux d'énergie (exprimés en ev) de l'atome d'hydrogène ont pour valeur, On donne : h = 6, J.s ; 1 ev = 1, J ; c = 3, m/s. Quelle est (ou quelles) sont la (ou les) affirmation(s) exacte(s)? A. Le spectre d'émission de l'atome d'hydrogène est continu B. L'énergie minimale d'un électron capable de provoquer l'ionisation d'un atome d'hydrogène à partir de son niveau fondamental vaut 10,2 C. L'atome d'hydrogène peut émettre la radiation de longueur d'onde dans le vide 122 en passant du niveau d'énergie 2 au niveau 1 D. Le niveau d'énergie 0 ev correspond à l'atome d'hydrogène dans son niveau fondamental E. La valeur de l'énergie de l'atome d'hydrogène au niveau 4 est de 1, ² Exercice 6 : Après avoir excité un échantillon d'hydrogène atomique pris dans son état fondamental, on considère l'ensemble des transitions d un état d énergie quelconque vers le niveau d'énergie 2. L'ensemble des radiations correspondantes forme la série de Balmer. Les quatre premières raies de cette série de Balmer ont pour longueur d'onde : On donne : h 6, ; 1 1,6. 10 ; 3, /. 1. Quelle est la valeur minimale de l énergie d une radiation appartenant à cette série de 4 raies? A : 1,51 ev B : 2,56 ev C : 3,03 ev D : 3,34 ev E : 1,90 ev F : 2,86 ev 4

5 2. Quelle est la valeur maximale de l énergie d une radiation appartenant à cette série de 4 raies? A : 1,51 ev B : 2,56 ev C : 3,03 ev D : 3,34 ev E : 1,90 ev F : 2,86 ev Exercice 7 : Quelle est (ou quelles) sont la (ou les) affirmation(s) exacte(s)? A. La dispersion d une lumière complexe est due à la différence des indices de la substance dispersive pour les différentes radiations B. L indice d une substance dispersive dépend de la longueur d onde de la lumière le traversant C. La déviation du prisme décroît avec l indice D. La lumière blanche contient toutes les radiations visibles E. Le violet λ = 400 nm sera moins dévié que le rouge λ = 750 nm 5