Relation E = hν dans les échanges d’énergie.

Version 1 (bêta)

 Relation E = hν

Les spectres de raies d’absorption ou d’émission d’un même élément chimique sont discontinus et complémentaires.
En d’autres termes :
spectre de raies d’absorption + spectre de raies d’émission = spectre de raies continu

L’emplacement (la longueur d’onde) de ces raies dans le spectre de la lumière correspond à l’absorption ou l’émission par l’élément chimique de photons ayant la même longueur d’onde que celles des raies de son spectre.

Ces photons ont une énergie qui leur est propre. Cette énergie est inversement proportionnelle à la longueur d’onde λ (ou si vous préférez, elle proportionnelle à la fréquence ν de l’onde électromagnétique qu’est le photon).
Ainsi, on a :

E = hν avec : ν = c / λ

avec :

• E : énergie en J
• h : constante de Planck soit 6,63.10^-34 J.s
• ν : fréquence en Hz
• c : célérité de la lumière dans le vide soit 3,00.10⁸ m/s
• λ : longueur d’onde en m

On comprend aisément que lorsqu’un photon de fréquence ν (ou de longueur d’onde λ) est absorbé cela correspond à l’absorption d’une énergie par l’élément chimique placé sur le chemin de la lumière empreinté par le photon absorbé. (Même raisonnement lors d’une émission).

Ainsi, les raies d’absorption ou d’émission correspondent, respectivement, à une énergie absorbé ou émise par un élément chimique. Il s’agit donc d’un transfert d’énergie lumière-matière ou matière-lumière. Il faut retenir que les valeurs de ces échanges énergétiques sont fonction de la nature de l’élément chimique. En effet, chaque élément chimique a son propre spectre de raies d’émission et d’absorption.

Exemples de spectre de raies d’absorption :

Hydrogène (H) (série de Balmer)

Sodium (Na)

Mercure (Hg)

 Transformations J <-> eV

L’énergie d’un photon a une valeur très faible en joule (J). Pour mieux les comparer, il est souvent commode de changer d’échelle pour avoir des valeurs sans puissance de dix négatives.

Ainsi, on a :

1 eV = 1,60.10^-19 J

Exemples :

E = 13,6 eV = 13,6 x 1,60.10^-19 = 2,17.10^-18 J

E = 3,54.10^-19 J = 3,54.10^-19 / 1,60.10^-19 = 2,21 eV