Cours Stage - Modèle ondulatoire et particulaire de la lumière

Exercice - Modèle ondulatoire et particulaire de la lumière

L'énoncé

Répondre aux questions.

 


Question 1

Un laser vert est utilisé lors d'une conférence. La longueur d'onde du vert se situe entre 500 nm et 577 nm. Quelle est la fréquence moyenne d'un laser vert ? 

On calcule les deux fréquences limites :

$f_1=\dfrac{c}{\lambda}=\dfrac{3 \times 10^8}{500 \times 10^{-9}}= 6 \times 10^{14} Hz$

et $f_2=\dfrac{3 \times 10^8}{577 \times 10^{-9}}= 5.2 \times 10^{14} Hz$

On calcule ensuite la moyenne de ces deux fréquences :

$f_{moy} = \dfrac{6 \times 10^{14}+5,2 \times 10^{14}}{2}=5,6 \times 10^{14}Hz$

Question 2

Quelle est l'énergie d'un photon de ce laser ?

On utilise la formule :

$E_{photon}= h \times f = 6,63 \times 10^{-34} \times 5,2 \times 10^{14}= 3,71 \times 10^{19}J$

Et en eV on a :

$E_{photon}= \dfrac{3,71 \times 10^{19}J}{1,6 \times 10^{19}}=2.32eV$

En J et en eV.

Question 3

Un aquarium se situe dans la salle de conférence. Quelle est la longueur d'onde du laser dans l'eau de l'aquarium ? Pour cela, il faut savoir que la vitesse de la lumière dans l'eau est de $225000km/s$ et que la fréquence de l'onde est conservée.

On a la vitesse de la lumière dans l'eau : $v=2,25 \times 10^8 m/s$.

On utilise la formule du cours en remplaçant la célérité $c$ :

$\lambda={v}{f}=\dfrac{2,25 \times 10^8}{5,6 \times 10^{14}}=4,02 \times 10^{-7}m=402nm$

Vitesse de la lumière dans l'eau : $v=2,25 \times 10^8 m/s$.

Question 4

D'après vos calculs précédents, pensez-vous qu'il est possible que la lumière d'un laser disparaisse lorsqu'elle traverse de l'eau ? 

Dans cet exercice on voit que la lumière verte devient bleue lorsqu'elle traverse l'eau : la longueur d'onde diminue, elle passe de $500nm$ (vert) environ à $402nm$ (bleu) environ. On peut donc imaginer que si le laser émet une lumière bleue ($400nm$) alors à travers l'eau sa longueur d'onde va baisser en dessous de $400nm,$ donc en dehors du domaine du visible.