C’est quoi un photon ?
Au soleil, une crème solaire protège contre les UV, pas contre la lumière rouge. Une lampe UV fait briller certains billets, une lumière rouge jamais. La couleur de la lumière semble changer son « pouvoir ». Pour comprendre, il faut voir la lumière comme des grains.
Un calcul pour fixer les idées
La lumière rouge a une longueur d’onde d’environ 700 nm, la lumière UV d’environ 300 nm. Comme ν = c / λ, plus la longueur d’onde est courte, plus la fréquence est grande.
Un photon rouge transporte environ 2,8 × 10−19 J, soit 1,8 eV. Un photon UV transporte environ 6,6 × 10−19 J, soit 4,1 eV : plus du double. Cette énergie suffit à casser certaines liaisons dans les molécules de la peau.
L’électronvolt (eV) est une unité pratique à l’échelle des atomes : 1 eV = 1,6 × 10−19 J.
L’essentiel à retenir
La lumière transporte son énergie par paquets, les photons. Plus la fréquence est grande (vers le bleu et les UV), plus le photon est énergétique.
E = h × ν = h × c / λ — h = 6,63 × 10−34 J·s (constante de Planck) — c = 3,00 × 108 m/s
Le piège à éviter
Beaucoup pensent qu’une lumière plus intense a des photons plus énergétiques. Non : une lumière plus intense envoie plus de photons, chacun avec la même énergie. Si un photon rouge ne suffit pas à arracher un électron, mille photons rouges non plus.
À quoi ça sert ?
Les panneaux solaires, les capteurs d’appareils photo et les cellules des portes automatiques transforment des photons en courant. L’énergie des photons UV explique les coups de soleil, et celle des rayons X le danger des radiographies répétées. Einstein a reçu le prix Nobel en 1921 pour cette idée.
Questions fréquentes
Un photon a-t-il une masse ?
Non, le photon n’a pas de masse, mais il transporte de l’énergie et se déplace à la vitesse de la lumière.
Quelle couleur a les photons les plus énergétiques ?
Dans le visible, le violet. Au-delà, les UV, les rayons X et les rayons gamma sont encore plus énergétiques.
C’est quoi l’effet photoélectrique ?
L’arrachement d’électrons à un métal par la lumière. Il ne se produit que si chaque photon a assez d’énergie.
Que vaut un électronvolt ?
1 eV = 1,6 × 10−19 J.
Pour aller plus loin
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