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Spectre de l’atome d’hydrogène

jeudi 12 avril 2007, par Xavier Ducros
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Difficulté : 2/3

Dans cet exercice, on étudie trois séries du spectre de l’atome d’hydrogène : Balmer, Paschen et Lyman.

La simulation suivante affiche les raies du spectre de l’atome d’hydrogène pour différentes séries. Les longueurs d’onde s’obtiennent en cliquant sur le spectre.

Dans la suite, n est le nombre quantique principal, entier compris entre 1 et l’infini.

On rappelle que la série de :
- Balmer désigne une série de raies spectrales de l’atome d’hydrogène correspondant à une transition électronique d’un état quantique de nombre principal n>2 vers l’état de niveau n=2 ;
- Lyman désigne une série de raies spectrales de l’atome d’hydrogène correspondant à une transition électronique d’un état quantique de nombre principal n>1 vers l’état de niveau n=1 ;
- Paschen désigne une série de raies spectrales de l’atome d’hydrogène correspondant à une transition électronique d’un état quantique de nombre principal n>3 vers l’état de niveau n=3.

On rappelle les valeurs de la constante de Planck h=6,62.10^{-34} J.s et de la vitesse de la lumière dans le vide c=3.10^8 m/s.

Lors des questions, si vous pensez que n doit être infini, tapez infini.

Etude du spectre de l’atome d’hydrogène
-La série de Balmer correspond




-La série de Lyman correspond




-La série de Paschen correspond




-Les niveaux d’énergie (en eV) de l’atome d’hydrogène sont donnés par





-La relation de Planck donnant le lien entre la différence d’énergie lors d’une transition électronique et la longueur d’onde \lambda émise est




-D’après le spectre la longueur d’onde de la raie rouge est de (en nanomètres, on arrondira à l’unité la plus proche)
   

-Elle correspond à un transition électronique depuis un niveau de départ n=
   

-La plus petite longueur émise par l’atome d’hydrogène appartient à la série de





-Elle correspond à une transition depuis le niveau n=
   

-Sa longueur d’onde est de (en nm, arrondir à l’unité la plus proche)
   

-Est-elle visible sur les spectres simulés (taper oui ou non) ?
   

-La plus petite longueur d’onde Lyman visible sur le spectre simulé correspond à une transition électronique depuis un niveau de n=
   

-La transition Paschen donnant lieu à la raie de plus grande longueur d’onde a pour niveau de départ n=
   

-La plus petite longueur d’onde Paschen visible sur le spectre simulé correspond à une transition électronique depuis un niveau de n=
   


Quel est selon vous le niveau de cet exercice ?
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