Feuille d'activités de la leçon : Quantité de mouvement d’un photon Physique

Dans cette feuille d’activités, nous nous entraînerons à calculer la quantité de mouvement d'un photon étant donné sa fréquence ou sa longueur d'onde.

Question 1

Quelle est la quantité de mouvement d'un photon dont la longueur d'onde est égale à 500 nm? Utilise une valeur de 6,63×10 J⋅s pour la constante de Planck. Donne ta réponse en notation scientifique, au centième près.

  • A1,33×10 kg⋅m/s
  • B1,33×10 kg⋅m/s
  • C1,33×10 kg⋅m/s
  • D1,33×10 kg⋅m/s
  • E1,33×10 kg⋅m/s

Question 2

Quel est le rapport de la quantité de mouvement d’un photon à sa fréquence? Utilise une valeur de6,63×10 J⋅s pour la constante de Planck. Donne ta réponse en notation scientifique, avec deux décimales.

  • A5,03×10 kg⋅m
  • B1,99×10 kg⋅m
  • C4,68×10 kg⋅m
  • D4,52×10 kg⋅m
  • E2,21×10 kg⋅m

Question 3

Plus la longueur d'onde d'un photon est plus sa quantité de mouvement est . Plus la fréquence d'un photon est , plus sa quantité de mouvement est .

  • Acourte, grande, basse, grande
  • Bcourte, petite, haute, petite
  • Clongue, grande, haute, grande
  • Dcourte, grande, haute, grande
  • Elongue, grande, haute, petite

Question 4

La quantité de mouvement d'un photon est à sa longueur d'onde et à sa fréquence.

  • Aproportionnelle, proportionnelle
  • Binversement proportionnelle, égale
  • Cinversement proportionnelle, proportionnelle
  • Dinversement proportionnelle, inversement proportionnelle
  • Eproportionnelle, inversement proportionnelle

Question 5

Une onde radio basse fréquence a une fréquence de 200 kHz. Quelle est la quantité de mouvement d'un photon radioélectrique avec cette fréquence? Utilise une valeur de 6,63×10 J⋅s pour la constante de Planck. Donne ta réponse en notation scientifique, au centième près.

  • A3,32×10 kg⋅m/s
  • B4,42×10 kg⋅m/s
  • C4,42×10 kg⋅m/s
  • D3,02×10 kg⋅m/s
  • E3,32×10 kg⋅m/s

Question 6

Quelle est la longueur d'onde d'un photon qui a une quantité de mouvement de 5,00×10 kg⋅m/s? Utilise une valeur de 6,63×10 J⋅s pour la constante de Planck. Donne ta réponse en nm, au centième près.

Question 7

Un photon a une quantité de mouvement de 1,11×10 kg⋅m/s. Quelle est la fréquence du photon? Utilise une valeur de 6,63×10 J⋅s pour la constante de Planck. Arrondis ta réponse au mégahertz le plus proche.

Question 8

Un photon de fréquence 𝑓 et de longueur d'onde 𝜆 possède une quantité de mouvement 𝑝.

Quelle est la quantité de mouvement d'un photon d'une fréquence 𝑓2?

  • A2𝑝
  • B𝑝
  • C𝑝2

Quelle est la quantité de mouvement d'un photon d'une longueur d'onde 𝜆2?

  • A𝑝2
  • B𝑝
  • C2𝑝

Question 9

Laquelle des affirmations suivantes n'est pas vraie?

  • ATous les photons de même fréquence ont la même quantité de mouvement.
  • BTous les photons de même longueur d'onde ont la même quantité de mouvement.
  • CTous les photons de même vitesse ont la même quantité de mouvement.
  • DTous les photons de même énergie ont la même quantité de mouvement.

Question 10

Un laser est utilisé pour produire un puissant faisceau de lumière. Le laser émet des photons d'une longueur d'onde de 600 nm.

Calcule la quantité de mouvement d'un seul photon. Donne ta réponse en notation scientifique, au dixième près. Utilise une valeur de 6,63×10 pour la constante de Planck.

  • A1,2×10 kg⋅m/s
  • B9,0×10 kg⋅m/s
  • C1,1×10 kg⋅m/s
  • D4,0×10 kg⋅m/s

Le laser produit 3,0×10 photons par seconde. Calcule la quantité de mouvement des photons produits par le laser chaque seconde. Donne ta réponse en notation scientifique, au dixième près.

  • A2,7×10 kg⋅m/s
  • B3,7×10 kg⋅m/s
  • C3,3×10 kg⋅m/s

Le faisceau laser est dirigé vers un petit objet. Combien de temps faudrait-il au faisceau laser pour transférer une quantité de mouvement de 10 kg⋅m/s à l'objet? Donne ta réponse en notation scientifique au 1 décimale près, en secondes.

  • A3,3×10 s
  • B3,3×10 s
  • C3,0×10 s

Question 11

Un photon a une fréquence de 1,0×10 Hz, une longueur d'onde de 3,0×10 m, et une quantité de mouvement de 2,2×10 kg⋅m/s.

Quelle est la quantité de mouvement d'un photon de fréquence 2,0×10 Hz?

  • A1,1×10 kg⋅m/s
  • B4,4×10 kg⋅m/s
  • C2,2×10 kg⋅m/s

Quelle est la quantité de mouvement d'un photon de longueur d'onde 6,0×10 m?

  • A1,1×10 kg⋅m/s
  • B4,4×10 kg⋅m/s
  • C2,2×10 kg⋅m/s

Question 12

Le diagramme suivant représente trois ondes lumineuses différentes.

Laquelle des ondes correspond aux photons ayant la plus grande quantité de mouvement?

  • AOnde 1
  • BOnde 2
  • COnde 3

Laquelle des ondes correspond aux photons ayant la plus petite quantité de mouvement?

  • AOnde 1
  • BOnde 2
  • COnde 3

Question 13

Un laser émet de la lumière avec une longueur d'onde de 550 nm. La puissance du laser est de 50 W, ce qui signifie qu'il émet 50 J d'énergie par seconde.

Quelle est la quantité de mouvement d'un seul photon de longueur d'onde 550 nm? Donne ta réponse en notation scientifique, au dixième près. Utilise une valeur de 6,63×10 pour la constante de Planck.

  • A3,7×10 kg⋅m/s
  • B1,2×10 kg⋅m/s
  • C8,3×10 kg⋅m/s
  • D1,2×10 kg⋅m/s

L'énergie, 𝐸, et la quantité de mouvement, 𝑝, d'un photon sont liés par la formule 𝐸=𝑝𝑐, avec 𝑐 la vitesse de la lumière dans le vide.

Calcule l’énergie d’un seul photon de longueur d’onde 550 nm. Utilise une valeur de 3,00×10 pour la vitesse de la lumière dans le vide. Donne ta réponse en notation scientifique, au dixième près.

  • A4,0×10 J
  • B3,6×10 J
  • C2,5×10 J

Combien de photons sont émis par l'ampoule par seconde? Donne ta réponse en notation scientifique, au dixième près.

  • A7,2×10 photons
  • B1,5×10 photons
  • C1,4×10 photons

Quelle est la quantité de mouvement des photons émis par l'ampoule par seconde? Donne ta réponse en notation scientifique, au dixième près.

  • A1,7×10 kg⋅m/s
  • B1,2×10 kg⋅m/s
  • C8,6×10 kg⋅m/s

Question 14

Ci-dessous, les différentes couleurs du spectre de la lumière visible sont listées dans l'ordre croissant : de la longueur d'onde la plus courte à la plus longue.

Longueur d'onde la plus petite Violet Bleu Vert Jaune Orange RougeLongueur d'onde la plus grande

Quelle est la quantité de mouvement d'un photon de lumière violette de fréquence 750×10 Hz? Utilise une valeur de 6,63×10 J⋅s pour la constante de Planck et une valeur de 3,00×10 pour la vitesse de la lumière dans le vide. Donne ta réponse en notation scientifique, au dixième près.

  • A4,0×10 kg⋅m/s
  • B3,4×10 kg⋅m/s
  • C2,0×10 kg⋅m/s
  • D1,7×10 kg⋅m/s

Laquelle des affirmations suivantes est correcte?

  • ALa quantité de mouvement d’un photon de lumière verte est inférieure à la quantité de mouvement d’un photon de lumière violette.
  • BLa quantité de mouvement d'un photon de lumière verte est égale à la quantité de mouvement d'un photon de lumière violette.
  • CLa quantité de mouvement d’un photon de lumière verte est supérieure à la quantité de mouvement d’un photon de lumière violette.

Un photon de lumière jaune a une impulsion de 1,1×10 kg⋅m/s. Calcule la fréquence de ce photon. Utilise une valeur de 6,63×10 J⋅s pour la constante de Planck et une valeur de 3,00×10 pour la vitesse de la lumière dans le vide. Donne ta réponse en notation scientifique, au dixième près.

  • A1,7×10 Hz
  • B5,0×10 Hz
  • C1,8×10 Hz
  • D6,0×10 Hz

Laquelle des affirmations suivantes est correcte?

  • ALes photons de lumière rouge ont la fréquence la plus élevée du spectre visible et portent donc la plus grande quantité de mouvement.
  • BLes photons de lumière rouge ont la fréquence la plus basse du spectre visible et ont donc la plus petite quantité de mouvement.
  • CLes photons de lumière rouge ont la fréquence la plus basse du spectre visible et portent donc la plus grande quantité de mouvement.
  • DLes photons de lumière rouge ont la fréquence la plus élevée du spectre visible et portent donc la quantité de mouvement la plus grande.

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