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Feuille d'activités de la leçon : Émission spontanée et stimulée Physique

Dans cette feuille d’activités, nous nous entraînerons à décrire les processus d’émission spontanée et d’émission stimulée de lumière.

Q1:

Laquelle des valeurs suivantes est la plus proche de la durée de vie typique approximative d’un électron excité dans un atome?

  • A0,1 ms
  • B1 µs
  • C0,1 ns
  • D10 µs
  • E10 ns

Q2:

Le diagramme montre l'état fondamental et l'état excité d'un électron dans un atome qui est sur le trajet d'un flux de photons. Lequel des diagrammes suivants représente le mieux l'émission stimulée d'un photon par l'atome en raison d'une variation du niveau d'énergie de l'électron?

  • A
  • B
  • C
  • D

Q3:

À un instant 𝑡, un atome d'hydrogène vient d'absorber un photon, élevant ainsi l'énergie de son électron à 𝐸. Puis il s'écoule un laps de temps Δ𝑡1µs , pendant lequel aucun autre photon n'interagit avec l'atome.

Comment 𝐸, l'énergie de l'électron à l'instant Δ𝑡 après 𝑡, se compare-t-elle à 𝐸?

  • A𝐸>𝐸
  • B𝐸=𝐸
  • C𝐸<𝐸

Y-aurait-il émission de photons endéans Δ𝑡 après 𝑡?

  • AOui.
  • BNon.

Lequel des termes suivants est le terme utilisé pour qualifier l'état de l'électron à l'instant Δ𝑡 après 𝑡?

  • Aspontané
  • Bexcité
  • Cstable
  • Dinstantané
  • Estimulé

Q4:

À un instant 𝑡, un photon𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎 vient d'être absorbé par un atome qui contient de nombreux électrons qui peuvent occuper divers états d'énergie. À un instant 𝑡=𝑡+𝐷𝑒𝑙𝑡𝑎𝑡,𝐷𝑒𝑙𝑡𝑎𝑡10 s, l'atome a émis deux photons,𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎 et𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎. Entre 𝑡 et 𝑡, l'atome n'interagit avec aucun autre photon. Aucun photon n’est émis autre que𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎 et𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎.

Compare l'énergie de𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎 par rapport à celle de𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎.

  • A𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎<𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎
  • B𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎>𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎
  • C𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎=𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎

Compare l'énergie de𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎 par rapport à celle de𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎?

  • A𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎=𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎
  • B𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎<𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎
  • C𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎>𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎

Q5:

À un instant 𝑡, un photon 𝛾 est absorbé par l'électron dans un atome d'hydrogène. L'électron est au repos avant 𝑡. À un instant 𝑡, un photon 𝛾 qui a une énergie égale à celle de 𝛾 interagit avec l'électron. L'intervalle entre 𝑡 et 𝑡0,1ns. Un deuxième intervalle de temps s'écoule alors, pendant lequel un photon 𝛾 est émis. Aucun photon n'est absorbé ou émis autre que 𝛾 et 𝛾, et aucun photon autre que 𝛾 et 𝛾 n'interagit avec l'électron.

Quel est le rapport de l'énergie de 𝛾 avec l'énergie de 𝛾?

Si la direction de la trajectoire de 𝛾 juste avant 𝑡 est définie comme étant le long de l'axe 𝑥 dans le sens positif, lequel des éléments suivants pourrait être le sens du déplacement de 𝛾 quand est-il émis?

  • ADans une direction comprise entre la direction de l'axe 𝑥 et une direction perpendiculaire à l'axe 𝑥
  • BLe long de l'axe 𝑥 dans le sens positif
  • CLe long de l'axe 𝑥 dans le sens négatif
  • DPerpendiculaire à l'axe 𝑥

Lequel des choix suivants correspond à l’ensemble des Φ, la différence de phase possible entre 𝛾 à 𝑡 et 𝛾 quand est-il émis?

  • A0Φ𝜋2radrad
  • B0Φ2𝜋radrad
  • C0Φ𝜋4radrad
  • D0Φ𝜋radrad
  • E0Φ0radrad

Lequel des termes suivants est le terme utilisé pour le type d'émission de photons qui produit 𝛾?

  • ASpontané
  • BAu repos
  • CExcité
  • DStimulé
  • EInstantané

Q6:

À un instant 𝑡, un photon𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎 est absorbé par l'électron dans un atome d'hydrogène. L'électron est au repos avant 𝑡, et son énergie absorbée après𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎 est 𝐸. À un instant 𝑡, un photon𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎 qui a une énergie égale à celle de𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎 interagit avec l'électron. L'intervalle entre 𝑡𝑡0,1etns. Un deuxième intervalle de temps 1µs s'écoule ensuite, après quoi l'énergie de l'électron est 𝐸. Aucun photon n’interagit avec l’électron autre que𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎 et𝑔𝑎𝑚𝑚𝑎. Compare 𝐸et 𝐸.

  • A𝐸<𝐸
  • B𝐸=𝐸
  • C𝐸>𝐸

Q7:

Le schéma montre deux atomes d'hydrogène. Dans les deux atomes, l'énergie de leur électron change.

La variation de l'énergie de l'électron de l'atome I est-elle compatible avec l'absorption d'un photon?

  • ANon.
  • BOui.

La variation de l'énergie de l'électron de l'atome II est-elle compatible avec l'absorption d'un photon?

  • AOui.
  • BNon.

La variation de l'énergie de l'électron de l'atome I est-elle compatible avec l'émission d'un photon?

  • AOui.
  • BNon.

La variation de l'énergie de l'électron de l'atome II est-elle compatible avec l'émission d'un photon?

  • AOui.
  • BNon.

Q8:

À un instant 𝑡, un atome d'hydrogène vient d'absorber un photon, élevant l'énergie de son électron à𝐸. Puis, il s'écoule un intervalle de tempsΔ𝑡0,1 ns, pendant lequel aucun autre photon ne vient interagir avec l'atome.

Comment l'énergie 𝐸de l'électron à l'instantΔ𝑡 après 𝑡se compare à 𝐸?

  • A𝐸=𝐸
  • B𝐸<𝐸
  • C𝐸>𝐸

Des photons auront-ils été émis endéansΔ𝑡 après 𝑡?

  • ANon.
  • BOui.

Lequel des termes suivants est utilisé pour l'état de l'électron à l'instantΔ𝑡 après 𝑡?

  • Aexcité
  • Bspontané
  • Cinstantané
  • Dstimulé
  • Estable

Q9:

Le photon émis par une émission spontanée et le photon qui provoque l’excitation de l’électron ont toujours la même .

  • Aphase et direction
  • Bfréquence seulement
  • Cdirection seulement
  • Dfréquence, phase et direction

Q10:

Les deux photons émis par émission stimulée ont toujours la même .

  • Afréquence, phase et direction
  • Bdirection et fréquence
  • Cphase seulement
  • Dfréquence seulement

Cette leçon comprend 23 questions additionnelles pour les abonnés.

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