Energie et longueur d'onde

Durée : 8 mn

Note maximale : 4

Question

Le changement de niveau énergétique se traduit par l'absorption ou l'émission d'un photon. La mesure de la longueur d'onde d'un photon absorbé ou émis est alors caractéristique de l'énergie mise en jeu dans la transition entre les deux niveaux.

Soit la transition entre les niveaux\(\textrm{n} =2\) et \(\textrm{n} = 6\)dans l'ion\(\textrm{He}^{+}\).

Calculer en nm la longueur d'onde du photon absorbé.

On donne :

\(E_{n}(eV) = -\mathrm{13,59} \frac{Z^{2}}{n^{2}}\)

\(\textrm{e} =\mathrm{1,602}~10^{-19}\textrm{C}\) \(\qquad\) \(\textrm{h} = \mathrm{6,626}~10^{-34} \textrm{J.s}\) \(\qquad\) \(\textrm{c} = 3~10^{8} \textrm{m.s}^{-1}\)

Solution

Le cation\(\textrm{He}^{+}\)possède un numéro atomique \(\textrm{Z} = 2\).

L'énergie de transition entre les deux niveaux\(\textrm{n} =2\)et\(\textrm{n} = 6\)vaut :

\(\Delta E = E_{6} - E_{2} = -\mathrm{13,59}~\times~4~ \times~\big(\frac{1}{36} - \frac{1}{4}\big) = \mathrm{12,08} ~\textrm{eV}\)

On convertit en Joules :

\(\Delta E = \mathrm{12,08} ~\times~\textrm{e} = \mathrm{1,935}~10^{-18} \textrm{J}\)

La longueur d'onde du photon absorbé est :

\(\lambda =\frac{\textrm{h}~\textrm{c}}{\Delta E} = \mathrm{1,0272}~10^{-7}\textrm{m} = \mathrm{102,72}~\textrm{nm}\)