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Physique-ChimieTerminale🌊 Thème 3Chapitre 19Relation à connaître🔴 Essentiel

Énergie d'un photon : E = h·ν = h·c / λ

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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.

Effet photoélectrique
métal : sodium (W₀ = 2,28 eV)photons E = h·c/λ = 2,76 eVe⁻ éjectés

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.

E = h·ν

Étape 2

Lien avec la longueur d'onde

Dans le vide, ν = c/λ : on obtient une expression utile quand l'énoncé donne λ.

E = h·cλ

Étape 3

Ordre de grandeur

Exemple pour λ = 500 nm, puis conversion en électronvolts.

E = 6,63×10⁻³⁴ × 3,00×10⁸500×10⁻⁹ ≈ 3,98 × 10⁻¹⁹ J
E ≈ 2,48 eV

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

E = h·ν = h·cλ
E en J, h en J·s, ν en Hz, λ en m

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 exercices

Sources : Programme officiel de Terminale spécialité Physique-Chimie (Éduscol). Contenu reformulé pour Phylo.