Atomistique : QCM d'après IMRT 08

Données : masse d'un proton mP= 1,007 276 u ; masse d'un neutron mN= 1,008 665 u ; masse d'un électron me= 0,000 548 u ; 1 u = 1,66054 10-27 kg = 931,5 MeV c2. e = 1,602 10-19 C c = 3,00 108 m/s ; constante de Plank h= 6,626 10-34 J s. Répondre par vrai ou faux. L'énergie mec2 d'un électron au repos vaut : 0,511 keV ; 0,511 MeV ; 81,8 f J ; 8,18 10-17 J. me =0,000 548 *1,66054 10-27 = 9,1 10-31 kg ; mec2 = 9,1 10-31 * (3 108)2 = 8,18 10-14 J. f : fermi 10-15 ; 8,18 10-14 J = 81,8 10-15 J = 81,8 f J. 8,18 10-14 / 1,602 10-19 = 5,11 105 eV = 0,511 106 eV = 0,511 MeV. La vitesse d'un proton vaut : v = 30 000 km/s. Son énergie cinétique vaut : 4,7 keV ; 7,51 10-13 J ; Son énergie totale vaut : 943 MeV ; 931,5 MeV. Le proton n'est pas relativiste car sa vitesse est très inférieure à 3 00 000 km/s. mP =1,007 276 * 1,66054 10-27 =1,673 10-27 kg ; v = 30 000 *1000 = 3 107 m/s Energie cinétique Ec =½mP v2 = 0,5*1,673 10-27 *(3 107)2 = 7,53 10-13 J. 7,53 10-13 / 1,6 10-19 = 4,70 106 eV = 4,70 MeV. Energie totale = énergie de masse au repos + énergie cinétique Etotale =1,007 276 * 931,5 + 4,70 =943 MeV. La longueur d'onde d'un rayonnement vaut l = 500 nm. A- C'est un rayonnement infrarouge. Faux. Le domaine visible s'étend de 400 nm à 800 nm ; ce photon appartient au domaine visible. B- L'énergie du photon vaut 1,32 10-27 J. Faux. E = hc l E = hc l = 6,626 10-34 *3 108 500 10-9 =3,98 10-19 J C- L'énergie du photon vaut 2,48 eV. Vrai. 3,98 10-19 / 1,6 10-19 = 2,48 eV. D- C'est un photon visible. Vrai. Le niveau fondamental de l'atome d'hydrogène vaut E = -13,6 eV. A- E = -2,17 10-18 J. Vrai. -13,6 * 1,6 10-19 = -2,17 10-18 J. B- Le niveau du second état excité vaut -1,7 eV. Faux. E = -13,6 n2 Pour le niveau fondamental, n=1 ; pour le premier état excité n= 2; pour le second état excité n = 3. E = -13,6 / 9 = -1,51 eV. C- Le niveau du premier état excité vaut -1,09 10-18 J. Faux. E = -13,6 / 4 =-3,4 eV ; -3,4*1,6 10-19 = -5,44 10-19 J. D- Le niveau du premier état excité vaut -2,4 eV. Faux. E = -13,6 / 4 =-3,4 eV. Les niveaux 2s, 2p, 3s et 3p du lithium sont respectivement -5,39 eV ; -3,54 eV ; -2,00 eV et -1,54 eV. A- La transition 2p --> 2s correspond à un photon d'énergie 0,85 eV. Faux. 5,39-3,54 =1,85 eV. B- La transition 2p --> 2s correspond à un photon de longueur d'onde 6,71 10-6 m. Faux. E =1,85 eV = 1,85 * 1,6 10-19 J =  2,96 10-19 J. l = hc E = 6,626 10-34 *3 108 2,96 10-19 =6,71 10-7 m C- La transition 3s --> 2p correspond à un photon d'énergie 2,44 10-19 J. Vrai. 3,54-2,00 = 1,54 eV ; E = 1,54 * 1,6 10-19 J =  2,46 10-19 J. D- La transition 3p --> 2s correspond à un photon de longueur d'onde 323 nm. Vrai. 5,39-1,54 = 3,85 eV ; E = 3,85 * 1,6 10-19 J =  6,16 10-19 J. l = hc E = 6,626 10-34 *3 108 6,16 10-19 =3,23 10-7 m =323 nm Les caractéristiques d'une lumière émise par un laser hélium/néon ( longueur d'onde 632 nm) sont : A- Le faisceau est monochromatique. Vrai B- La lumière émise est cohérente. Vrai C- Les photons émis sont situés dans l'infra-rouge. Faux Le domaine visible s'étend de 400 nm à 800 nm. D- L'énergie des photons vaut 13,6 eV. Faux E = hc l = 6,626 10-34 *3 108 632 10-9 3,15 10-19 J 3,15 10-19/1,6 10-19 = 1,97 eV. On considère l'atome 2111Na. A- Le noyau de l'atome compte 11 neutrons. Faux 11 protons et 21-11 = 10 neutrons B- Le nuage électronique de l'atome neutre contient 10 électrons. Faux 11 électrons. C- Le noyau contient 21 nucléons. Vrai D- Le noyau contient 11 protons. Vrai Quand on augmente la tension appliquée aux bornes d'un tube de Coolidge : A- Le flux des rayons X augmente. Faux L'intensité parcourant le filament détermine la quantité d'électrons émis et en conséquence la quantité ( flux ) de rayons X émis. B- Les rayons X produits sont plus pénétrants. Vrai La haute tension entre l'anode et la cathode détermine la forme du spectre continu de freinage et en particulier l'énergie maximale des rayons X émis   C- La longueur d'onde minimum l0 des rayons émis diminue. Vrai D- La longueur d'onde lmax correspondant au maximum d'intensité, diminue Faux La nature chimique de la cible détermine le spectre spécifique dont les les longueurs d'onde ont la plus grande intensité. Le rendement d'un tube de Coolidge est : A- Proportionnel au numéro atomique de l'anticathode. Vrai  Le rendement est proportionnel à Z, numéro atomique de la cible, et à U, tension accélératrice. B- Indépendant de la nature de l'anode. Faux  C- Proportionnel à l'intensité du courant d'alimentation. Faux D- Proportionnel à la tension accélératrice Vrai Dans un tube de Coolidge l'énergie maximale des photons du rayonnement de freinage : A- diminue lorsque la haute tension diminue. Faux  L'énergie maximale des photons du rayonnement de freinage est proportionnelle à la haute tension U. B- est proportionnelle au numéro atomique de la cible. Faux  La nature chimique de la cible détermine le spectre spécifique dont les les longueurs d'onde ont la plus grande intensité. C- est proportionnelle à la longueur d'onde minimale l0 du rayonnement. Faux E = hc / l0. D- est égale à l'énergie cinétique des électrons à l'anode. Vrai

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