Énergie d'un photon : E = h·ν = h·c / λ
1.Objectif
Connaître et savoir utiliser la relation entre l'énergie d'un photon, sa fréquence et sa longueur d'onde dans le vide.
2.Prérequis
- Relation c = λ·ν dans le vide
- Conversion 1 eV = 1,602 × 10⁻¹⁹ J
3.Situation physique
La lumière peut être décrite comme un flux de photons. Cette relation est à connaître ; elle n'est pas à démontrer en Terminale.
Seuil λ₀ = h·c / W₀ ≈ 544 nm. Ec,max = E − W₀ = 0,48 eV.
Un photon arrache un électron seulement si h·c/λ dépasse le travail d'extraction.
4.Utilisation pas à pas
Étape 1
Relation de Planck-Einstein
L'énergie transportée par un photon est proportionnelle à la fréquence de la radiation.
Étape 2
Lien avec la longueur d'onde
Dans le vide, ν = c/λ : on obtient une expression utile quand l'énoncé donne λ.
Étape 3
Ordre de grandeur
Exemple pour λ = 500 nm, puis conversion en électronvolts.
5.Interprétation physique
Plus la longueur d'onde est courte, plus chaque photon est énergétique : un photon UV transporte plus d'énergie qu'un photon rouge. C'est pourquoi l'effet photoélectrique dépend de λ et non de l'intensité lumineuse.
6.Résultat final
7.Conditions de validité
- λ est la longueur d'onde dans le vide (ou dans l'air, en bonne approximation)
8.Erreurs fréquentes
- Laisser λ en nm dans le calcul.
- Oublier de convertir les J en eV (ou l'inverse).
- Penser qu'une lumière plus intense a des photons plus énergétiques.
9.À retenir
- ✓ E = hν = hc/λ.
- ✓ λ courte ⇒ photon énergétique.
- ✓ 1 eV = 1,602 × 10⁻¹⁹ J.
10.Mini-vérification
Unité de h ?
J·s.
Photon bleu ou rouge : lequel est le plus énergétique ?
Le bleu (λ plus courte).
Exercices associés
10 exercices corrigés du chapitre 19 pour t'entraîner.
Voir les exercicesSources : Programme officiel de Terminale spécialité Physique-Chimie (Éduscol). Contenu reformulé pour Phylo.