Réponse :
Saluuut ^^
Explications :
On utilise dans cette expérience, comme milieu dispersif, un prisme en verre d'indice de réfraction n (voir la figure 2 donnée en ANNEXE).
On dirige, suivant une incidence donnée, le faisceau laser vers l'une des faces du prisme placé dans l'air. On observe que ce faisceau est dévié. Un écran placé derrière le prisme montre un point lumineux de même couleur (rouge) que le faisceau incident.
2.1. (e) La lumière rouge émise par le laser est monochromatique. Cette lumière rouge a, dans le vide ou l'air, une longueur d'onde bien définie l = 633 nm.
2.2. La célérité de la lumière dans le vide est c = 3,00 x 10 8 m / s.
2.2.1. (e) La relation entre la longueur d'onde l de l'onde émise par le laser, sa fréquence n et sa célérité c est :
l = c / n (5)
Calculons la fréquence de l'onde lumineuse émise par le laser :
n = c / l = 3,00 x 10 8 / 6,33 x 10 - 7
n = 4,74 x 10 14 Hz (6)
2.2.2. (e) La valeur de la fréquence n = 4,74 x 10 14 Hz reste constante lorsque cette onde monochromatique rouge change de milieu de propagation. C'est une des caractéristiques de cette onde lumineuse rouge.
2.3. (e) Donnons les limites des longueurs d'onde dans le vide du spectre visible et les couleurs correspondantes.
Dans le vide, les longueurs d'onde des radiations visibles par l'homme s'étendent de 400 nm (violet) à 800 nm (rouge).
Au dessous de l = 4 x 10 - 7 m = 400 nm commence le domaine des rayonnements ultraviolets. Au dessus de l = 800 nm = 8 x 10 - 7 m commence le domaine des radiations infrarouges.
La figure ci-dessous reprend et complète même ces informations.
2.4. L'indice de réfraction du verre pour la fréquence n = 4,74 x 10 14 Hz de l'onde rouge utilisée est n = 1,61.
2.4.1. (e) On précise la fréquence n de l'onde lorsqu'on donne la valeur de l'indice de réfraction du verre n = c / V (7) car, dans le verre, chaque "couleur" a sa propre célérité V, contrairement à ce qui se passe dans le vide où toutes les radiations ont la même célérité c.
2.4.2. (e) Calculons la longueur d'onde l' de cette onde rouge dans le verre.
Dans le verre l'onde rouge utilisée conserve la même fréquence que dans le vide (ou l'air) n = 4,74 x 10 14 Hz. Par contre, la vitesse V ' change conformément à la relation (7 bis) n = c / V ' :
V ' = c / n = 3,00 x 10 8 / 1,61 = 1,863 x 10 8 m/s (8)
La longueur d'onde dans le verre est :
l' = V ' / n = 1,863 x 10 8 / 4,74 x 10 14
l' = 3,93 x 10 - 7 m = 393 nm (9)
2.5. On remplace la lumière du laser par une lumière blanche (voir la figure 3 donnée en ANNEXE).
2.5.1. (e) Sur l'écran on observe le spectre de la lumière blanche. Il y a déviation et dispersion du faisceau qui vient frapper le prisme.
2.5.2. (e) Les traits en pointillé (figure 3) correspondent aux trajets de deux rayons lumineux de couleurs respectives rouge et bleu. Traçons, en les identifiant clairement, ces deux rayons.
On rappelle que la déviation d augmente quand la longueur d'onde diminue. Par conséquent comme l rouge > l bleu on aura d bleu > d rouge. Le rayonnement bleu est plus dévié que le rayonnement rouge.
· 3- TRANSITION QUANTIQUE DANS LE LASER (à traiter après la leçon 21)
La radiation de fréquence n émise par ce laser correspond à la transition des atomes de néon d'un état d'énergie E2 à un état d'énergie inférieure E1. La variation d'énergie entre ces deux états excités est notée DE = E2 - E1 (10)
3.1. (e) Rappelons la relation qui lie DE = E2 - E1 et la fréquence n.
En 1905 Einstein a montré que la fréquence n da la radiation émise lors de la transition des atomes de néon d'un état d'énergie E2 à un état d'énergie inférieure E1 est donnée par la relation :
DE = h . n (11) dans laquelle h = 6,62 x 10 - 34 J.s est la constante de Planck.
3.2. (e) Calculons DE en joule puis donnons le résultat en eV. On a vu que n = 4,74 x 10 14 Hz
DE = h . n = 6,62 x 10 - 34 x 4,74 x 10 14 = 3,138 x 10 - 19 J (12)
L'énoncé donne 1 eV = 1,60 x 10 - 19 J (13)soit 1 J = 6,25 x 10 18 eV (14). On peut donc écrire :
DE = h . n = 3,138 x 10 - 19 J = 3,138 x 10 - 19 x 6,25 x 10 18 eV
Finalement :
DE = h . n = 3,14 x 10 - 19 J = 1,96 eV (15)
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J'ai eu le même exercice que toi et j'ai eu 20.
J'espère vrm t'avoir aider!
Bonne continuation ! ;)
