Optique et physique quantique

Lunette astronomique, photon, effet photoélectrique, absorption et émission.

Physique quantique

Énergie d'un photon: E = h·f = hc/λ. h = 6,63 × 10⁻³⁴ J·s (constante de Planck). f en Hz, λ en m. Un photon est un quantum d'énergie électromagnétique. Lumière visible : λ ≈ 400 nm (violet) à 800 nm (rouge), soit E ≈ 1,5 à 3 eV.
Effet photoélectrique (Einstein, 1905): Quand une lumière de fréquence f éclaire un métal, elle éjecte des électrons si E = hf ≥ W (travail de sortie du métal). L'énergie cinétique des électrons éjectés : E_c = hf − W. Preuve de la quantification de la lumière (prix Nobel 1921 pour Einstein).
Spectres d'absorption et d'émission des atomes: Un atome n'absorbe que des photons d'énergie E = ΔE = Eₙ − Eₘ (différence de niveaux d'énergie). Il émet un photon de même énergie en revenant à un niveau inférieur. Cela explique les raies spectrales caractéristiques de chaque élément (lampe à vapeur de sodium jaune : λ = 589 nm).

Lunette astronomique: Deux lentilles convergentes : objectif (grande focale f'_obj) qui crée une image réelle de l'objet lointain au foyer image, et oculaire (petite focale f'_oc) utilisé comme loupe pour observer cette image. L'image finale est à l'infini pour une observation sans accommodation (montage afocal).
Grossissement de la lunette: G = f'_obj ÷ f'_oc. Plus f'_obj est grande et f'_oc petite, plus le grossissement est élevé. La longueur du tube est f'_obj + f'_oc en montage afocal.

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