Les ondes lumineuses 271
Distance ou Te mps
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Figure 17.5 La dualité de la lumière, fa isant que celle-ci se comporte à la fois
comme une onde et comme des quanta.
Dans les schémas, les photons sont le plus souvent représentés par
une flèche pourvue d'une queue ondulée. Une manière commode de
s'imaginer ce qu'est la lumière consiste à dessiner l'onde sinusoïdale sous
forme d'une succession continue de grains minuscules, lesquels se comportent bel et bien comme une onde (voir figure 17.5). Plus la fréquence
d'une onde électromagnétique est élevée, plus l'énergie (E) des photons
de celle-ci est grande. Ceci peut s'exprimer comme suit :
E = hv,
(17.2)
où E représente l'énergie, v est la fréquence et h est une constante, dite
constante de Planck (valant 6,62 x 10 -3 4 J s) qui assure la correspondance
entre ces deux paramètres. Il est à présent possible de combiner les
deux équations en remplaçant la fréquence v dans l'équation 17.2 par sa
valeur (c/À) issue de l'équation 17.1, . ce qui aboutit à l'équation 17.3 :
E = hc/À
(17.3)
Cette équation démontre que plus la longueur d'onde d'une lumière
est petite, plus cette lumière est énergétique. Ceci a des conséquences
directes, notamment lors des processus de photosynthèse, en ce sens
que les tissus impliqués dans ce genre de réactions photochimiques
doivent, pour être efficaces, capter des ondes lumineuses dans une fourchette précise de longueurs d'onde (et donc d'énergie).
Exemple raisonné 17.3
Calculer l'énergie d'un photon de lumière dont la longueur d'onde
vaut 550 nm.
Réponse
1. Convertir la longueur d'onde en mètres. 550 nm = 5,5 x 10- 7 m.
2. Introduire les valeurs ad hoc dans l'équation 17.3.
(6,62 X 10 -3 4 ) J s X (3 X 10 8 ) m S-1
E =
1
5,S x lO- m
= 3,62 X 10-t9 J
La manière classique
de symboliser un photon.
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