EXERCICE 1: Lampe à vapeur d'hydrogène (12 pts)
La lumière émise par une lampe à vapeur d'hydrogène permet d'obtenir le spectre suivant sur lequel les
longueurs d'onde sont exprimées en nm.
411 434
Données :
h = 6,63 x 10³4 J.s
1 eV = 1,60 x 10-19 J
c= 3,00.10 m/s
Q1. Schématiser simplement le montage qui permet de projeter sur un écran le spectre de la lumière émise
par la lampe étudiée.
Q2. Exprimer puis calculer, en joule et en électronvolt, l'énergie des photons associés aux radiations de
longueur d'onde 411 nm et 434 nm.
Q3. Sur le diagramme d'énergie de l'atome d'hydrogène donné au verso, comment s'appellent les états de
l'atome correspondants aux niveaux d'énergie E-, E, et E, ?
Q4. Déterminer à quelles transitions énergétiques correspondent les radiations de longueur d'onde 411 nm
et 434 nm.
Q5. Représenter correctement ces transitions sur le diagramme d'énergie de l'atome d'hydrogène.
On cherche maintenant les longueurs d'onde associées aux 2 dernières raies du spectre. Pour cela, on
considère maintenant les transitions entre les niveaux E₂ et E4 et E₂ et E3.
Q6. Calculer les énergies associées à ces 2 transitions.
Q7. En déduire les longueurs associées aux 2 dernières radiations colorées et les indiquer sur le spectre
de la lampe à vapeur.
Q8. Schématiser ou décrire le spectre que l'on obtiendrait si de la lumière blanche traversait de la vapeur
d'hydrogène.
EXERCICE 2: Rayonnement fossile (3 pts)
Au milieu du XX° siècle, les physiciens Américains A. PENZIAS et R. WILSON captent une onde
électromagnétique de longueur d'onde égale à 7,3 cm. Les mesures successives montrèrent que cette
onde venait de l'Univers et avait les mêmes propriétés dans toutes les directions. Pour expliquer ce
phénomène, le physicien R. H. DICKE affirme que cette onde est un vestige du « Big-Bang» primitif,
appelée «< rayonnement fossile »>.
Q1. Ce « rayonnement fossile » appartient-il au domaine visible, des rayons X ou des micro-ondes?
Q2. Déterminer la fréquence et l'énergie d'un photon de ce « rayonnement fossile »>.
EXERCICE 3: Demi - équations redox (5 pts)
Ecrire les demi-équations équilibrées relatives aux couples suivants :
Al 3+ (aq) / Al(s)
H* (aq) / H₂ (g)
Cr₂O72- (aq) / Cr ³+ (aq)
O2 (g) / H₂O (1)
CIO (aq) / Cl(aq)