⚛️ Physique-chimie · Physique du XXᵉ siècle
Photons, niveaux d'énergie et effet photoélectrique
La lumière peut aussi se décrire comme un flux de photons. L'énergie des atomes est quantifiée : seuls certains niveaux sont possibles.
E = h ν = h c / λ h = 6,63 × 10⁻³⁴ J·s
1 eV = 1,60 × 10⁻¹⁹ J
Transition : h ν = |E_n − E_m|Photon
Quantum d'énergie E = h c / λ. Plus la longueur d'onde est courte, plus le photon est énergétique (un photon UV > un photon rouge).
Niveaux d'énergie
Un atome ne peut avoir que des énergies discrètes E₁, E₂…. Il absorbe ou émet un photon seulement si h ν = |E_n − E_m| : d'où les spectres de raies.
Effet photoélectrique
Un photon arrache un électron à un métal si son énergie dépasse le travail d'extraction W (fréquence seuil). Au-delà du seuil, l'énergie cinétique de l'électron vaut h ν − W. L'intensité de la lumière ne remplace pas la fréquence.
Applications
LED (électron qui retombe dans la bande : λ = h c / E) · cellule photovoltaïque (conversion rayonnante → électrique, rendement ≈ 20 %) · capteurs photoélectriques.
Photon rouge à 650 nm : E = 6,63×10⁻³⁴ × 3,00×10⁸ / 650×10⁻⁹ ≈ 3,1 × 10⁻¹⁹ J ≈ 1,9 eV.
Convertis toujours les eV en joules (× 1,60 × 10⁻¹⁹) avant de calculer avec h en J·s.
Teste-toi
Quel photon est le plus énergétique ?
- Ultraviolet à 300 nm
- Rouge à 700 nm
- Infrarouge à 1 000 nm
- Vert à 550 nm
Réponse : A. Ultraviolet à 300 nm
E = h c / λ : plus la longueur d'onde est courte, plus l'énergie est grande.
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Pour aller plus loin
Fiche de révision : vérifie les programmes et les épreuves officiels sur eduscol ou education.gouv.fr. Fiche mise à jour le 6 novembre 2026. Une erreur, une précision à proposer ? Écris-nous.