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Vidéo de question : Déterminer quelles variations d’énergie des électrons sont compatibles avec l’absorption et l’émission Physique

La figure montre deux atomes d’hydrogène. Dans les deux atomes, l’énergie de leur électron varie. La variation de l’énergie de l’électron dans l’atome I est-elle cohérente avec l’absorption d’un photon? La variation de l’énergie de l’électron dans l’atome II est-elle cohérente avec l’absorption d’un photon? La variation de l’énergie de l’électron dans l’atome I est-elle cohérente avec l’émission d’un photon ? La variation de l’énergie de l’électron dans l’atome II est-elle cohérente avec l’émission d’un photon?

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Transcription de vidéo

La figure montre deux atomes d’hydrogène. Dans les deux atomes, l’énergie de leur électron varie.

Regardons les différentes parties de cette question une par une, en commençant par la première.

La variation de l’énergie de l’électron dans l’atome I est-elle cohérente avec l’absorption d’un photon?

Dans l’atome I, nous voyons qu’il y avait un électron dans le premier niveau d’énergie qui passe ensuite vers le deuxième niveau d’énergie. Cette variation d’énergie en passant à un niveau d’énergie supérieur est quelque chose qui se produit généralement lorsqu’un électron absorbe un photon, le faisant passer à l’état excité, ce qui est exactement ce que nous voyons ici dans l’atome I. Cela signifie que, oui, la variation de l’énergie de l’électron dans l’atome I est cohérente avec l’absorption d’un photon.

Maintenant, la deuxième partie de cette question demande, est-ce que la variation de l’énergie de l’électron dans l’atome II correspond à l’absorption d’un photon?

Dans l’atome II, nous voyons que l’électron commence au deuxième niveau d’énergie puis passe au premier niveau d’énergie. Dans ces cas où un électron passe d’un niveau d’énergie supérieur à un niveau d’énergie inférieur, l’absorption n’est pas impliquée, même si un photon peut l’être. Par exemple, lors d’une émission stimulée, un photon peut interagir avec un électron déjà excité et le faire passer à un niveau d’énergie inférieur, ce qui amène l’électron à libérer un photon avec la même énergie, la même direction et la même phase que le photon qu’il l’a stimulé. Mais cela n’a pas été causé par une absorption. Cela a été causé par une stimulation. Ainsi, la variation de l’énergie de l’électron dans l’atome II n’est pas cohérente avec l’absorption d’un photon.

En regardant maintenant la troisième partie de la question, la variation de l’énergie de l’électron dans l’atome I est-elle cohérente avec l’émission d’un photon ?

Les deux types d’émissions, qui sont stimulée et spontanée, nécessitent une transition vers un niveau d’énergie inférieur à partir d’un état excité afin de libérer un photon. Ainsi, la transition vers un niveau d’énergie supérieur, vers un état excité ne peut pas entraîner l’émission d’un photon car les deux types d’émissions nécessitent le contraire. Donc non, la variation de l’énergie de l’électron dans l’atome I n’est pas cohérente avec l’émission d’un photon.

Cependant, pour la dernière partie de cette question, « la variation de l’énergie de l’électron dans l’atome II est-elle cohérente avec l’émission d’un photon ? » nous pouvons déjà voir que cela devrait être le cas, car les deux types d’émissions de photons mettent en jeu un électron qui passe à un niveau d’énergie inférieur, ce qui se passe dans l’atome II. Donc, oui, la variation de l’énergie de l’électron dans l’atome II est cohérente avec l’émission d’un photon.

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