QCM : Spectres atomiques hydrogénoïdes (10 questions)

Question 1

1. Quelle description caractérise une onde électromagnétique selon Maxwell ?

Deux champs oscillants à la même fréquence, orthogonaux entre eux et à la propagation

Deux champs oscillants à la même fréquence, orthogonaux entre eux et parallèles à la propagation

Deux champs oscillants à des fréquences différentes, orthogonaux entre eux et à la propagation

Deux champs oscillants à la même fréquence, parallèles entre eux et à la propagation

Explication

Une onde électromagnétique correspond à la propagation simultanée de champs électrique et magnétique oscillant à la même fréquence, orthogonaux l’un à l’autre et perpendiculaires à la direction de propagation. Les autres descriptions modifient l’orientation des champs ou leur fréquence respective.

Answer

Deux champs oscillants à la même fréquence, orthogonaux entre eux et à la propagation

Question 2

2. Dans une expérience photoélectrique, on augmente l’intensité lumineuse tout en maintenant constante une fréquence incidente supérieure au seuil. Quelle évolution observe-t-on ?

Le nombre d’électrons émis diminue, mais leur énergie cinétique reste constante

Le nombre d’électrons émis augmente, mais leur énergie cinétique reste constante

Le nombre d’électrons émis et leur énergie cinétique augmentent

L’énergie cinétique augmente, mais le nombre d’électrons émis reste constant

Explication

À fréquence incidente constante, une intensité accrue augmente le nombre d’électrons émis sans modifier leur énergie cinétique. L’augmentation de l’énergie cinétique est associée à une hausse de la fréquence, et non de l’intensité dans cette situation.

Answer

Le nombre d’électrons émis augmente, mais leur énergie cinétique reste constante

Question 3

3. Une onde électromagnétique se propage dans le vide avec une longueur d’onde de $6{,}0\times10^{-7}\,\text{m}$ . En prenant $c=3{,}0\times10^8\,\text{m·s}^{-1}$ , quelle est sa fréquence ?

5{,}0\times10^{14}\,\text{Hz}

2{,}0\times10^{-15}\,\text{Hz}

1{,}8\times10^2\,\text{Hz}

6{,}0\times10^{-7}\,\text{Hz}

Explication

La relation $\nu=\frac{c}{\lambda}$ donne $\nu=\frac{3{,}0\times10^8}{6{,}0\times10^{-7}}=5{,}0\times10^{14}\,\text{Hz}$ . La valeur $2{,}0\times10^{-15}$ correspond à l’inversion du rapport, tandis que la multiplication donne une grandeur incorrecte.

Answer

$$5{,}0\times10^{14}\,\text{Hz}$$

Question 4

4. Que désigne l’état fondamental d’un système ?

Son état où l’énergie est continuellement échangée avec l’environnement

Son état le plus stable, associé au niveau d’énergie le plus bas

Son état le plus excité, associé au niveau d’énergie le plus élevé

Son état où les niveaux d’énergie sont espacés de façon régulière

Explication

L’état fondamental est l’état énergétique le plus stable du système et correspond à son niveau d’énergie le plus bas. L’état le plus excité correspond au contraire à un niveau d’énergie supérieur.

Answer

Son état le plus stable, associé au niveau d’énergie le plus bas

Question 5

5. Dans quelle région du spectre la formule de Balmer est-elle valable ?

Dans toutes les régions spectrales

Dans le domaine ultraviolet

Dans le domaine infrarouge

Dans le domaine visible

Explication

La formule de Balmer décrit les raies de l’hydrogène dans le visible. La formule de Ritz, contrairement à Balmer, s’applique à toutes les régions du domaine spectral.

Answer

Dans le domaine visible

Question 6

6. Quelle est la fonction du second postulat de Bohr dans son modèle atomique ?

Il restreint les orbites de l’électron à certains rayons associés à des énergies permises.

Il relie l’énergie d’un photon émis à la fréquence du rayonnement correspondant.

Il fixe l’énergie d’ionisation de l’atome à partir de sa charge nucléaire.

Il décrit la trajectoire de l’électron comme circulaire et centrée sur un noyau immobile.

Explication

Le second postulat quantifie les orbites : seuls certains rayons sont permis, chacun correspondant à un état d’énergie déterminé. La description d’une trajectoire circulaire centrée sur le noyau relève du premier postulat, et non du second.

Answer

Il restreint les orbites de l’électron à certains rayons associés à des énergies permises.

Question 7

7. Lors d’une transition électronique de l’orbite $m$ vers une orbite inférieure $n$ , quel phénomène se produit ?

Un photon est émis lorsque l’électron passe vers un niveau d’énergie inférieur.

Un photon est absorbé lorsque l’électron passe vers un niveau d’énergie inférieur.

Un photon est absorbé lorsque l’électron reste sur la même orbite permise.

Un photon est émis lorsque l’électron passe vers un niveau d’énergie supérieur.

Explication

La transition vers une orbite inférieure libère l’énergie correspondant à l’écart entre les niveaux sous forme d’un photon. À l’inverse, une transition vers une orbite supérieure nécessite l’absorption d’énergie.

Answer

Un photon est émis lorsque l’électron passe vers un niveau d’énergie inférieur.

Question 8

8. En quoi l’énergie d’ionisation d’un hydrogénoïde initialement dans son état fondamental diffère-t-elle de celle d’un hydrogénoïde de charge nucléaire plus élevée ?

Elle augmente proportionnellement au numéro atomique, selon

EI=13{,}6Z\ \mathrm{eV}

.

Elle reste égale à

13{,}6\ \mathrm{eV}

, quelle que soit la charge nucléaire.

Elle augmente comme le carré du numéro atomique, selon

EI=13{,}6Z^2\ \mathrm{eV}

.

Elle diminue comme l’inverse du carré du numéro atomique, selon

EI=13{,}6/Z^2\ \mathrm{eV}

.

Explication

Pour un hydrogénoïde dans l’état fondamental, l’énergie nécessaire pour arracher l’électron est proportionnelle à $Z^2$ , donc elle croît rapidement avec la charge nucléaire. Une dépendance linéaire ne rendrait pas compte de la valeur de $217{,}6\ \mathrm{eV}$ pour $\mathrm{Be}^{3+}$ , où $Z=4$ .

Answer

Elle augmente comme le carré du numéro atomique, selon $$EI=13{,}6Z^2\ \mathrm{eV}$$.

Question 9

9. Pourquoi la mécanique quantique a-t-elle été développée au début du XXe siècle en lien avec les limites du modèle de Bohr ?

Pour remplacer la quantification des niveaux d’énergie par un continuum dans l’atome d’hydrogène.

Pour décrire les spectres des atomes lourds à l’aide des seules orbites circulaires de Bohr.

Pour expliquer des phénomènes spectraux que le modèle de Bohr ne pouvait pas rendre compte.

Pour supprimer les effets des champs électriques et magnétiques sur les raies spectrales.

Explication

La mécanique quantique a été développée pour répondre aux limites de la théorie de Bohr, notamment son incapacité à interpréter les spectres des atomes lourds et les effets Stark et Zeeman. Les orbites circulaires de Bohr ne suffisent donc pas à décrire ces phénomènes.

Answer

Pour expliquer des phénomènes spectraux que le modèle de Bohr ne pouvait pas rendre compte.

Question 10

10. Pour décrire une onde électromagnétique, on connaît sa longueur d’onde $\lambda$ . Quelle relation permet de déterminer sa période $T$ dans le vide ?

T=\frac{1}{\lambda c}

, où

c

est la vitesse de la lumière

T=\lambda c

, où

c

est la vitesse de la lumière

T=\frac{\lambda}{c}

, où

c

est la vitesse de la lumière

T=\frac{c}{\lambda}

, où

c

est la vitesse de la lumière

Explication

La relation entre longueur d’onde, période et vitesse de propagation est $\lambda=cT$ , donc isoler la période donne $T=\frac{\lambda}{c}$ . L’expression $\frac{c}{\lambda}$ correspond à la fréquence, et non à la période.

Answer

$$T=\frac{\lambda}{c}$$, où $$c$$ est la vitesse de la lumière

QCM : Spectres atomiques hydrogénoïdes (10 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle description caractérise une onde électromagnétique selon Maxwell ?

2. Dans une expérience photoélectrique, on augmente l’intensité lumineuse tout en maintenant constante une fréquence incidente supérieure au seuil. Quelle évolution observe-t-on ?

3. Une onde électromagnétique se propage dans le vide avec une longueur d’onde de $6{,}0\times10^{-7}\,\text{m}$ . En prenant $c=3{,}0\times10^8\,\text{m·s}^{-1}$ , quelle est sa fréquence ?

4. Que désigne l’état fondamental d’un système ?

5. Dans quelle région du spectre la formule de Balmer est-elle valable ?

6. Quelle est la fonction du second postulat de Bohr dans son modèle atomique ?

7. Lors d’une transition électronique de l’orbite $m$ vers une orbite inférieure $n$ , quel phénomène se produit ?

8. En quoi l’énergie d’ionisation d’un hydrogénoïde initialement dans son état fondamental diffère-t-elle de celle d’un hydrogénoïde de charge nucléaire plus élevée ?

9. Pourquoi la mécanique quantique a-t-elle été développée au début du XXe siècle en lien avec les limites du modèle de Bohr ?

10. Pour décrire une onde électromagnétique, on connaît sa longueur d’onde $\lambda$ . Quelle relation permet de déterminer sa période $T$ dans le vide ?

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QCM : Spectres atomiques hydrogénoïdes (10 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle description caractérise une onde électromagnétique selon Maxwell ?

2. Dans une expérience photoélectrique, on augmente l’intensité lumineuse tout en maintenant constante une fréquence incidente supérieure au seuil. Quelle évolution observe-t-on ?

3. Une onde électromagnétique se propage dans le vide avec une longueur d’onde de 6,0×10−7 m6{,}0\times10^{-7}\,\text{m}6,0×10−7m. En prenant c=3,0×108 m⋅s−1c=3{,}0\times10^8\,\text{m·s}^{-1}c=3,0×108m⋅s−1, quelle est sa fréquence ?

4. Que désigne l’état fondamental d’un système ?

5. Dans quelle région du spectre la formule de Balmer est-elle valable ?

6. Quelle est la fonction du second postulat de Bohr dans son modèle atomique ?

7. Lors d’une transition électronique de l’orbite mmm vers une orbite inférieure nnn, quel phénomène se produit ?

8. En quoi l’énergie d’ionisation d’un hydrogénoïde initialement dans son état fondamental diffère-t-elle de celle d’un hydrogénoïde de charge nucléaire plus élevée ?

9. Pourquoi la mécanique quantique a-t-elle été développée au début du XXe siècle en lien avec les limites du modèle de Bohr ?

10. Pour décrire une onde électromagnétique, on connaît sa longueur d’onde λ\lambdaλ. Quelle relation permet de déterminer sa période TTT dans le vide ?

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3. Une onde électromagnétique se propage dans le vide avec une longueur d’onde de $6{,}0\times10^{-7}\,\text{m}$ . En prenant $c=3{,}0\times10^8\,\text{m·s}^{-1}$ , quelle est sa fréquence ?

7. Lors d’une transition électronique de l’orbite $m$ vers une orbite inférieure $n$ , quel phénomène se produit ?

10. Pour décrire une onde électromagnétique, on connaît sa longueur d’onde $\lambda$ . Quelle relation permet de déterminer sa période $T$ dans le vide ?