Chapitre 16 : le monde quantique
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I) La mécanique quantique 1) Limite de la mécanique classique Tous les atomes appartenant au même isotope d'un élément chimique ont la même taille. La mécanique classique mise en place par Newton ne peut expliquer ce phénomène. C'est la mécanique quantique qui prend le relais (comme pour l'effet photo électrique) ! 2) Energie d'un photon La lumière est constituée de corpuscules appelés photons. A chaque photon correspond une onde électromagnétique de longueur d'onde ' l', de fréquence 'u ' et de célérité 'c' dans le vide (c=300 000 km.s-1). Un photon a une masse nulle et une énergie E, produit de la constante de Planck 'h' par sa fréquence 'u '. Dans le cas ou le photon se déplace dans le vide son énergie est :
avec h = 6,62.10-34 J.s, T période de l'onde électromagnétique(s); 'u ' fréquence (Hz) ; 'c' célérité (m.s-1). II) Quantification des niveaux d'énergie électronique d'un atome 1) Niveaux d'énergies quantifiées d'un atome : postulat de Bohr Afin d'interpréter le spectre d'émission de l'atome d'hydrogène, en 1913 M. Bohr énonce les postulats suivants : * L'atome possède différents niveaux d'énergie bien définis, E1, E2, E3 etc. Il s'agit de valeurs discontinues (ou discrètes), et non de valeur continues. |
*Les variations d'énergie DE de l'atome sont quantifiées. Quand l'atome passe d'un état d'énergie 'Ep' élevé à un niveau d'énergie 'En' plus faible il libère une énergie égale à Ep - En. *le niveau de plus basse énergie de l'atome est appelée le niveau fondamental. Lorsqu'un atome se trouve à un niveau d'énergie supérieur au niveau fondamental, on dit qu'il est excité. 2) Emission d'un photon au cours de la désexcitation Lorsqu'un atome se désexcite en effectuant une transition électronique d'un niveau d'énergie Ep à un niveau d'énergie plus faible 'En', il émet un photon d'énergie :
Ep et En en joule (J), h constante de Planck, h = 6,62.10-34J.s , u fréquence(Hz) de l'onde électromagnétique associé au photon, c (m.s-1 ) célérité du photon.
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