La découverte du césium

Le césium a été découvert en 1860 par les physiciens allemands Robert Wilhelm Bunsen et Gustav Kirchhoff lors de l’analyse de l’eau minérale de Durkheim, région d’Allemagne connue pour ses sources thermales.
Lors de l’analyse spectroscopique de cette eau, deux raies bleu clair sont apparues : une raie de fréquence _α = 6,53 × 10¹⁴ Hz et une raie β de longueur d’onde λ_β = 455 nm.

Données :

Constante de Planck : h = 6,63 × 10^–34 J·s

Célérité de la lumière dans le vide : c = 3,00 × 10⁸ m·s^–1

Unité d'énergie : 1 eV = 1,60 × 10^–19 J

1. Identifier sur le diagramme de niveaux d’énergie les dix transitions énergétiques possibles pour l’atome de césium.

2. Calculer les longueurs d’onde des photons qu’un atome de césium excité au niveau d’énergie E₃ peut émettre en se désexcitant.

3. Calculer la longueur d’onde λ_α de la raie α. Vérifier le résultat avec le simulateur.
4. Parmi les deux raies (α et β), laquelle forme la signature de l’atome de césium dans l’eau de Durkheim ?