Pour savoir si un photon peut être absorbé par un atome, il faut vérifier que son énergie correspond exactement à la différence d'énergie entre deux niveaux d'énergie possibles pour l'atome considéré.
On donne le diagramme énergétique de l'atome d'hydrogène :
Diagramme énergétique de l'atome d'hydrogène
Est-ce qu'un photon d'énergie 1{,}88 \text{ eV} peut être absorbé par un atome d'hydrogène ?
Rappeler la condition à laquelle un photon peut être absorbé par un atome
On rappelle la condition à laquelle un photon peut être absorbé par un atome.
Un photon peut être absorbé par un atome uniquement s'il permet une transition et donc uniquement si son énergie est égale à la différence d'énergie entre deux niveaux d'énergie possibles pour l'atome considéré.
Calculer les différences entre les niveaux d'énergie
On calcule les différences d'énergie entre les niveaux d'énergie de l'atome considéré.
On calcule les différences d'énergie entre les niveaux d'énergie de l'atome considéré en sachant que pour une transition entre un niveau a et un niveau b, la différence d'énergie est définie comme \Delta E = E_b-E_a
| Niveau initial | 1 | 2 | 3 | 4 |
| Vers le niveau 2 | -3{,}39-(-13{,}6)\\=10{,}21 \text{ eV} | - | - | - |
| Vers le niveau 3 | -1{,}51-(-13{,}6)\\=12{,}09 \text{ eV} | -1{,}51-(-3{,}39)\\=1{,}88 \text{ eV} | - | - |
| Vers le niveau 4 | -0{,}85-(-13{,}6)\\=12{,}75 \text{ eV} | -0{,}85-(-3{,}39)\\=2{,}54 \text{ eV} | -0{,}85-(-1{,}51)\\=0{,}66 \text{ eV} | - |
| Vers le niveau 5 | -0{,}54-(-13{,}6)\\=13{,}06 \text{ eV} | -0{,}54-(-3{,}39)\\=2{,}85 \text{ eV} | -0{,}54-(-1{,}51)\\=0{,}97 \text{ eV} | -0{,}54-(-0{,}85)\\=0{,}31 \text{ eV} |
Repérer si l'énergie du photon donnée correspond à une différence d'énergie possible
On repère si l'énergie du photon donnée dans l'énoncé correspond à une différence d'énergie possible pour l'atome considéré.
Ici, on repère que l'énergie de 1{,}88 \text{ eV} correspond à la différence d'énergie entre les niveaux 2 et 3.
Conclure
On conclut :
- Si l'énergie du photon donnée dans l'énoncé correspond à une différence d'énergie possible pour l'atome considéré, ce photon pourra être absorbé.
- Si l'énergie du photon donnée dans l'énoncé ne correspond pas à une différence d'énergie possible pour l'atome considéré, ce photon ne pourra pas être absorbé.
Ce photon peut donc être absorbé par l'atome d'hydrogène.