2016 :

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Catégorie : Exercices du BAC

Au cours d’une séance d’observation du ciel, des astronomes ont pu enregistrer, par hasard, le spectre de la lumière d’un astre qui a traversé furtivement le champ de leur télescope. Le diagramme du document 1 est celui des niveaux d’énergie de l’un des éléments mis en évidence par le spectre obtenu.

5-1. Une transition correspondant à l’une des raies de ce spectre y est représentée par une flèche.
La raie correspondante est-elle une raie d’émission ou une raie d’absorption ? Justifier. (0,5 point)

5-2. On donne les tableaux (document 2) de quelques longueurs d’onde de raies d’émission de différents éléments. Identifier l’élément mis en évidence par cette raie. (0,5 point)

5-3. Les valeurs des niveaux d’énergie de l’atome d’hydrogène sont données par la relation avec n entier supérieur ou égal à 1 et n = 1 correspondant au niveau fondamental.

5-3-1. Montrer qu’aucune transition s’effectuant directement entre un état excité de l’atome d’hydrogène et son état fondamental ne se produit avec émission de lumière visible.  (0,75 point)

5-3-2. On éclaire des atomes d’hydrogène dans l’état fondamental, avec des radiations pour lesquelles les quanta d’énergie ont successivement les valeurs 8,2 eV ; 1 ,2 eV ; 10,7 eV et 14,6 eV.

Quelles radiations peuvent être absorbées ? Quel est alors l’état final du système noyau-électron ? (01 point)

5.3.3. Balmer et Rydberg ont proposé l’expression suivante donnant les longueurs d’onde- des raies optiques, où n est entier et RH une constante dite constante de Rydberg.

5-3-3-1 Etablir l’expression de en fonction de , de la célérité C de la lumière et de la constante
de Planck h.   (0,5 point)

5-3-3-2 Faire l’application numérique. (0,25 point)

5-3-3-3 Calculer, en nanomètres, la longueur d’onde de la raie , correspondant à n = 3.     (0,5 point)

Document 1 : Diagramme d’énergie.

Document 2 : Quelques longueurs d’onde en micromètre (µm) des raies d’éléments.

Données : ; Constante de Planck

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