📝 Fiche de révision — Lumière : onde et photon

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🌈 Modèle ondulatoire

• Onde électromagnétique : se propage sans milieu, dans le vide à $c = 3{,}00 \times 10^8$ m·s⁻¹.
• $\lambda = cT = \dfrac{c}{\nu}$ ; $\nu$ (Hz) fixée par la source.

FM $100$ MHz : $\lambda = 3$ m ; rouge $650$ nm : $\nu = 4{,}6 \times 10^{14}$ Hz.

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💡 Modèle particulaire : le photon

$E = h\nu = \frac{hc}{\lambda} \qquad h = 6{,}63 \times 10^{-34} \text{ J}\cdot\text{s} \qquad 1 \text{ eV} = 1{,}60 \times 10^{-19} \text{ J}$

• Photon : particule sans masse, vitesse $c$, énergie proportionnelle à la fréquence.
• Visible : $1{,}8$ eV (rouge) à $3{,}1$ eV (violet) ; X : $\sim 10^2$ à $10^5$ eV ; radio : $\sim 10^{-7}$ eV.
• Nombre de photons émis : $N = \dfrac{P\Delta t}{E_{\text{photon}}}$ (laser $1$ mW vert : $2{,}7 \times 10^{15}$ par seconde).

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⚛️ Atome et photon

• Niveaux d'énergie quantifiés : état fondamental (plus bas), états excités, $0$ = ionisation. Hydrogène : $E_n = -13{,}6/n^2$ eV.
• Absorption (flèche vers le haut) / émission (vers le bas) d'un photon d'énergie exactement $\lvert E_n - E_p \rvert$ :

$E_{\text{photon}} = h\nu = \lvert E_n - E_p \rvert \qquad \lambda = \frac{hc}{\lvert E_n - E_p \rvert}$

• Un photon d'énergie ne correspondant à aucune transition n'est pas absorbé.
• H : $3 \to 2$ : $1{,}89$ eV, $\lambda = 656$ nm (rouge H$\alpha$). Na : $589$ nm, $2{,}11$ eV.

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📊 Spectres de raies

• Émission : gaz excité, raies brillantes sur fond noir (une par transition).
• Absorption : lumière blanche à travers un gaz froid, raies noires aux mêmes $\lambda$.
• Signature de l'élément : composition des étoiles (raies de Fraunhofer, découverte de l'hélium).
• Spectre continu : corps chaud (lampe à incandescence).

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⚠️ Pièges à éviter

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📌 À retenir

1. $\lambda = c/\nu$, domaines, visible $400$ à $800$ nm.
2. $E = h\nu = hc/\lambda$ ; eV.
3. Niveaux quantifiés ; $E_{\text{photon}} = \lvert E_n - E_p \rvert$.
4. Raies d'émission et d'absorption : signature de l'élément.