Examen de Mécanique Quantique DST PDF

3. Éclairage d’un aquarium En aquariophilie, on utilise comme éclairage des tubes fluorescents. Ce type de tube contient de la vapeur de mercure à basse pression dans laquelle on déclenche une décharge électrique. Le rayonnement ultraviolet émis par le mercure est transformé en lumière visible par...

3. Éclairage d’un aquarium En aquariophilie, on utilise comme éclairage des tubes fluorescents. Ce type de tube contient de la vapeur de mercure à basse pression dans laquelle on déclenche une décharge électrique. Le rayonnement ultraviolet émis par le mercure est transformé en lumière visible par une poudre fluorescente qui tapisse la paroi intérieure du tube. Le spectre d’émission du tube dépend de la nature de la poudre fluorescente utilisée. Il existe une grande variété de tubes fluorescents parmi lesquels on trouve des tubes avec la mention « plein spectre » (lumière du jour). La figure 2 présente le spectre d’émission d’un de ces tubes. intensité relative 400 450 500 550 600 650 700 750 l (nm) Figure 2. Spectre d’émission d’un tube fluorescent « plein spectre » Données :  Longueurs d’onde des principales raies d’émission du mercure dans le visible : 405 nm, 436 nm, 546 nm, 577 nm, 579 nm, 615 nm.  Constante de Planck : h = 6,63.10–34 J.s.  Célérité de la lumière dans le vide : c = 3,00. 108 m.s–1.  1 eV = 1,60 ¥ 10 –19 J.  Couleurs Violet Bleu Vert Jaune Orange Rouge l (nm) 400 – 424 424 – 491 491 – 575 575 – 585 585 – 610 610 – 750 3.1. Situer le domaine des longueurs d’onde des ultra-violets par rapport au domaine des longueurs d’onde des radiations visibles. 3.2. À propos du spectre du tube fluorescent 3.2.1. Justifier l’appellation « plein spectre » de ce type de tube. 3.2.2. À partir du texte, indiquer le rôle du mercure dans le tube fluorescent. 12PYSCSG11 Page 5 / 13  3.3. À propos du mercure utilisé dans le tube fluorescent La figure 3 ci-dessous représente le diagramme simplifié des niveaux d’énergie de l’atome de mercure. 3.3.1. Quel nom donne-t-on au niveau d’énergie E0 ? Comment appelle-t-on les niveaux d’énergie E1 à E4 ? 3.3.2. L’une des radiations visibles émises par la vapeur de mercure correspond à une transition faisant intervenir les niveaux d’énergie E1 et E3 du diagramme représenté sur la figure 3 ci-dessous. Préciser le sens de cette transition. 3.3.3. Calculer la valeur de la longueur d’onde du photon émis lors de la transition. La valeur trouvée est-elle cohérente avec les données de l’énoncé ? énergie E en eV 0 -0,90 E4 -2,72 E3 -3,75 E2 -5,00 E1 -10, 4 E0 Figure 3. Diagramme simplifié des niveaux d’énergie de l’atome de mercure 12PYSCSG11 Page 6 / 13