1

Investigation OBS4 ( notée sur /15 coefficient 1) Situation problème : Pourquoi le verre est-il transparent ? Pour répondre à cette problématique et comprendre le lien entre la matière et la lumière, je vous propose de visionner plusieurs vidéos et de vous familiariser avec certains phénomènes physiques de manière à répondre à un questionnaire qui devrait vous éclairer sur le sujet… J J J Bon courage ! Question 0 : Sans vous aider des supports multimedias, émettre votre propre hypothèse sur la transparence de la matière verre. /1 Je suppose que le verre est transparent car les molécules qui le compsosent ont la particularité de laisser passer la lumière. Ces molécules ne font pas écran comparées à d’autres molécules de matières solides. ( Une hypothèse peut être juste ou fausse, l’important est d’arriver à formuler une idée de départ) Question 1 : Récoltez toutes les informations qui vous paraissent importantes dans le phénomène décrit et répondre à la situation problème .Pour cela visualisez l’extrait du doc.1. /2 Dans la vidéo, nous apprenons que :

ü Le verre est un solide amorphe ( structure cristalline non organisée qui a un arrangement moléculaire ressemblant à celui des liquides et qui se comportent comme un solide)

ü Le verre est composée d’atomes de silice et d’atomes d’oxygène sous la forme d’une molécule de dioxyde de silice ( SiO2) plus communément appelée quartz.

ü Pour répondre à la problématique, il faut aller plus loin dans la démarche et ne pas se limiter à la description moléculaire.

ü La réponse se trouve dans les échanges d’énergie possibles au sein du quartz. Le photon apporte une énergie (trop grande ou trop petite) pour que les électrons du quartz « l’accepte » donc le quartz laisse passer les photons : il n’y a donc aucune absorption. C’est la raison pour laquelle le verre laisse passer la lumière comparé à d’autres matériaux opaques.

ü En revanche, l’énergie apportée par une radiation ultravilolette correspond exactement à l’énergie que peuvent emmagasiner les électrons du quartz donc les UV sont absorbés et le verre fait donc écran à ce type de radiations électromagéntiques.

Les niveaux d’énergie sont trop espacés Les niveaux d’énergie correspondent exactement

2

Doc.1 https://www.youtube.com/watch?v=VwRLIt6jgdM Question 2 : Visualisez le lien du doc .2 et répondre aux 7 questions suivantes. Doc.2 https://www.youtube.com/watch?v=oZoDYL8lKPs 2-1 Donnez trois exemples de corps noirs décrits dans la vidéo. /1 Voici trois exemples de corps noirs : étoile ( Soleil), filament chauffé, morceau de fer chauffé. 2-2 Que signifie l’expression : « Les échanges d’énergie entre la lumière et la matière sont discrets » ? /1 La matière ne peut pas absorber ou émettre n’importe quelle quantité d’énergie : elle est quantifiée. 2-3 Ecrire sous forme décimale la constante de Planck. /1 La constante de Planck a été définie en 1900 par Mr Planck par la forme décimale suivante : h = 0, 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 663 J.s

2-4 Pourquoi est-il préférable d’utiliser l’électron-volt plutôt que le Joule ? /1 L’électronvolt est une unité de l’énergie beaucoup plus adaptée car elle correspond à : 1 eV = 1,6×10-19 J. Comme la matière met en jeu des échanges d’énergie très petits à l ‘échelle de l’atome, il est préférable de travailler avec cette nouvelle unité. 2-5 Qu’appelle t-on niveau fondamental ? /1 Cela correspond au niveau d’énergie le plus bas au sein duquel peut évoluer un électron dans l’atome. 2-6 Comment Bohr explique t-il qu’un objet puisse absorber ou émettre de l’énergie ? /1 Mr Bohr dit que l’énergie d’un atome est quantifiée. Les électrons peuvent migrer d’un niveau d’énergie à un autre en gagnant ou perdant des « paquets » d’énergie appelés « quanta ». 2-7 Quel lien faites-vous entre lumière et énergie ? /1 Le lien entre la lumière et l’énergie c’est le photon qui est une particule de lumière et qui a comme énergie : E = h×ν

3

--------------------------- Doc. 3 Doc.4 Simulateur http://www.kentchemistry.com/links/AtomicStructure/flash/Atoms_Nav.swf Question 3 : Répondre au QCM suivant à l’aide de tous les documents précédents 3-1/ Un atome peut absorber un photon, quelle que soit l'énergie de ce dernier. /1

A- vrai B- faux

3-2 / L'énergie d'un atome : /1

A. peut adopter n'importe quelle valeur B. est fixe

C. est continue D. prend des valeurs discrètes

3- 3 / Un atome a absorbé un photon. Sachant que les deux niveaux ont pour énergie -16 eV et -35 eV, est-il passé de : /1

A. -16 eV à -35 eV B. - 35 eV à -16 eV

3- 4/ L'écart entre ces deux niveaux d'énergie vaut 19 eV.Que vaut-il en joule ? /1

A. 19.10-19J B. 30.10-19J C. 12.1019J

D. 3,0.10-18 J

4

3-5 / L'énergie d'un photon correspondant à un rayonnement de longueur d'onde 400 nm vaut : /1

A. 400. 10-9 eV B. 1,6 eV C. 3,1 eV

-------------- FIN ---------------