Leçon : Transitions électroniques entre niveaux d’énergie Physique

Dans cette leçon, nous allons apprendre comment calculer l’énergie du photon absorbé ou libéré lorsqu’un électron passe d’un niveau d’énergie atomique à un autre.

Plan de la leçon

Objectifs

Les élèves pourront

  • se rappeler que le niveau d’énergie auquel se trouve un électron est désigné par le nombre quantique principal, 𝑛,
  • se rappeler que la plus petite valeur possible pour 𝑛 vaut 1 et que cela représente les électrons les plus liés,
  • se rappeler que l’état 𝑛=1 est appelé l’état fondamental,
  • se rappeler que 𝑛 augmente pour des niveaux d’énergie plus élevés et que plus la valeur de 𝑛 est grande, moins un électron est lié,
  • se rappeler que le terme transition électronique entre niveaux d’énergie désigne le fait qu’un électron se déplace entre deux niveaux d’énergie,
  • calculer la différence d’énergie entre deux niveaux d’énergie étant donnée l’énergie associée à chaque niveau d’énergie,
  • calculer la fréquence ou la longueur d’onde du photon émis ou absorbé en fonction des niveaux d’énergie entre lesquels transite un électron (en utilisant 𝐸=𝑓),
  • se rappeler que certains ensembles de transitions portent des noms (par exemple, série de Lyman, série de Balmer, série de Paschen).

Prérequis

Les élèves doivent être déjà familiarisés avec

  • l’idée que les électrons dans les atomes occupent des niveaux d’énergie discrets,
  • l’idée que lorsqu’un électron passe d’un niveau d’énergie plus élevé à un niveau d’énergie plus bas, un photon est émis,
  • l’idée qu’un électron peut passer d’un niveau d’énergie inférieur à un niveau d’énergie plus élevé en absorbant un photon,
  • l’electron volt (eV) en tant qu’unité d’énergie,
  • comment convertir entre joules (J) et electron volts (eV).

Exclusions

Les élèves ne couvriront pas

  • les autres nombres quantiques (𝑙, 𝑚, 𝑠),
  • sous-couches,
  • la configuration des niveaux d’énergie pour des éléments autre que l’hydrogène,
  • durée de vie moyenne à l’état excité,
  • la différence entre les émissions de photons stimulées et spontanées,
  • les origines mécanique quantique de niveaux d’énergie discrets.

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