QCM : De Bohr au modèle quantique — 8 questions

Questions et réponses du QCM

1. Concernant la constitution et les caractéristiques d’une onde électromagnétique :

Sa longueur d’onde mesure une distance, tandis que sa fréquence compte les oscillations par seconde.
Sa longueur d’onde exprime un nombre d’oscillations effectuées chaque seconde.
Elle associe deux champs parallèles se propageant dans un même plan.
Sa vitesse de propagation dans le vide vaut 3×108 m.s−13\times10^{8}\ \mathrm{m.s^{-1}}.
Elle associe un champ électrique et un champ magnétique perpendiculaires.

Sa longueur d’onde mesure une distance, tandis que sa fréquence compte les oscillations par seconde. · Sa vitesse de propagation dans le vide vaut $$3\times10^{8}\ \mathrm{m.s^{-1}}$$. · Elle associe un champ électrique et un champ magnétique perpendiculaires.

Explication

Une onde électromagnétique associe bien un champ électrique et un champ magnétique perpendiculaires. Dans le vide, sa vitesse vaut 3×108 m.s−13\times10^{8}\ \mathrm{m.s^{-1}} et la longueur d’onde est une distance, contrairement à la fréquence qui compte les oscillations par seconde. Une onde électromagnétique n’est donc pas décrite par un champ unique.

2. Qu'est-ce qu'une onde électromagnétique ?

Une particule de matière qui transporte de l'énergie.
Une onde sonore qui se propage dans l'air.
Une onde constituée de deux champs, électrique et magnétique, qui se propagent dans des plans perpendiculaires.
Une onde mécanique qui nécessite un support pour se propager.

Une onde constituée de deux champs, électrique et magnétique, qui se propagent dans des plans perpendiculaires.

Explication

Une onde électromagnétique est caractérisée par ses champs électrique et magnétique qui oscillent perpendiculairement l'un à l'autre et se propagent dans le vide ou dans un milieu. La réponse incorrecte décrit une onde sonore, qui est mécanique et nécessite un support.

3. Parmi les propositions suivantes concernant l’énergie et le domaine des rayonnements électromagnétiques, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

La constante h=6,626×10−34 J.sh=6{,}626\times10^{-34}\ \mathrm{J.s} est associée à Max Planck.
L’énergie d’un rayonnement s’écrit E=hcλE=hc\lambda.
La relation entre énergie et longueur d’onde est E=hcλE=\frac{hc}{\lambda}.
La lumière visible correspond approximativement aux longueurs d’onde de 700 à 1200 nm.
L’énergie d’un rayonnement peut s’écrire E=hνE=h\nu.

La constante $$h=6{,}626\times10^{-34}\ \mathrm{J.s}$$ est associée à Max Planck. · La relation entre énergie et longueur d’onde est $$E=\frac{hc}{\lambda}$$. · L’énergie d’un rayonnement peut s’écrire $$E=h\nu$$.

Explication

L’énergie d’un rayonnement est donnée par E=hν=hcλE=h\nu=\frac{hc}{\lambda}, avec la constante de Planck attribuée à Max Planck. La relation correcte utilise une division par la longueur d’onde, et non une multiplication par celle-ci. La lumière visible s’étend approximativement de 400 à 700 nm.

4. Quelle est la formule qui relie l’énergie d’un rayonnement électromagnétique à sa fréquence ?

E=hνE = h\nu
E=hcνE = \frac{hc}{\nu}
E=νhE = \frac{\nu}{h}
E=c×νE = c \times \nu

$$E = h\nu$$

Explication

L’énergie d’un rayonnement électromagnétique est donnée par E=hνE = h\nu, où hh est la constante de Planck. La formule incorrecte E=hcνE = \frac{hc}{\nu} inverse la relation, ce qui est faux.

5. Les relations énergétiques associées à l’absorption et à l’émission d’un photon comprennent :

Lors de l’émission d’un photon, l’énergie vérifie E2−E1=hνE_2-E_1=h\nu.
L’émission d’un photon correspond à une augmentation de l’énergie de la matière.
Lors de l’absorption d’un photon, l’énergie vérifie E2−E1=hνE_2-E_1=h\nu.
Lors de l’absorption d’un photon, l’énergie vérifie E1−E2=hνE_1-E_2=h\nu.
Lors de l’émission d’un photon, l’énergie vérifie E1−E2=hνE_1-E_2=h\nu.

Lors de l’absorption d’un photon, l’énergie vérifie $$E_2-E_1=h\nu$$. · Lors de l’émission d’un photon, l’énergie vérifie $$E_1-E_2=h\nu$$.

Explication

Lors de l’émission d’un photon, l’énergie libérée vérifie E1−E2=hνE_1-E_2=h\nu. L’absorption correspond au bilan inverse, E2−E1=hνE_2-E_1=h\nu. Un prisme sépare les composantes d’une lumière blanche, mais cette propriété ne définit pas l’émission photonique.

6. Quel est le rôle principal du spectre d’émission discontinu de l’atome d’hydrogène dans l’étude de ses propriétés ?

Il montre que l’atome d’hydrogène n’émet que dans le domaine visible.
Il prouve que l’atome d’hydrogène possède une structure continue de niveaux d’énergie.
Il indique que l’atome peut émettre toutes les longueurs d’onde possibles.
Il permet d’identifier les niveaux d’énergie spécifiques de l’atome.

Il permet d’identifier les niveaux d’énergie spécifiques de l’atome.

Explication

Le spectre discontinu révèle que l’atome d’hydrogène émet uniquement certaines longueurs d’onde précises, correspondant à des transitions entre niveaux d’énergie quantifiés. La présence d’un spectre continu aurait indiqué une structure d’énergie différente.

7. Quand la théorie des quanta a-t-elle été proposée pour expliquer le comportement de l’énergie dans les échanges entre rayonnement et matière ?

Dans la seconde moitié du 19e siècle, notamment par Max Planck.
Au milieu du 20e siècle, avec le développement de la mécanique quantique.
Au début du 20e siècle, avec la découverte du photon par Einstein.
Au début du 19e siècle, lors de la formulation de la loi de Rayleigh-Jeans.

Dans la seconde moitié du 19e siècle, notamment par Max Planck.

Explication

La théorie des quanta a été introduite par Max Planck dans la seconde moitié du 19e siècle pour expliquer la quantification de l’énergie lors des échanges entre rayonnement et matière. La découverte du photon par Einstein a suivi cette proposition, mais la théorie initiale date de Planck.

8. En quoi le modèle atomique de Bohr diffère-t-il de la théorie classique sur la trajectoire de l’électron dans un atome d’hydrogène ?

Le modèle de Bohr ne prend pas en compte l’énergie de l’électron, contrairement à la théorie classique.
Le modèle de Bohr attribue à l’électron des orbites quantifiées et fixes, contrairement à la trajectoire continue proposée par la théorie classique.
Le modèle de Bohr suppose que l’électron peut occuper n’importe quelle orbite, contrairement à la théorie classique qui limite les trajectoires.
Le modèle de Bohr considère l’électron comme une onde, alors que la théorie classique le voit comme une particule.

Le modèle de Bohr attribue à l’électron des orbites quantifiées et fixes, contrairement à la trajectoire continue proposée par la théorie classique.

Explication

Le modèle de Bohr définit des orbites quantifiées où l’électron peut se trouver, ce qui diffère de la trajectoire continue envisagée par la physique classique. La théorie classique ne prévoyait pas ces niveaux d’énergie discontinus.

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De quoi est constituée une onde électromagnétique ?

De deux champs, électrique et magnétique, perpendiculaires.

Onde électromagnétique : champs S2

Propagation dans des plans perpendiculaires

Quelle formule relie énergie, fréquence et longueur d'onde d'un rayonnement ?

E=hν=hcλE = h\nu = \frac{hc}{\lambda} relie énergie, fréquence et longueur d'onde.

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