La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

Latome et la mécanique de Newton : Ouverture au monde quantique CRMEF - FES PHYSIQUE- CHIMIE QUALIFIANT 2012-2013.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "Latome et la mécanique de Newton : Ouverture au monde quantique CRMEF - FES PHYSIQUE- CHIMIE QUALIFIANT 2012-2013."— Transcription de la présentation:

1 Latome et la mécanique de Newton : Ouverture au monde quantique CRMEF - FES PHYSIQUE- CHIMIE QUALIFIANT

2 1)Rappelez quelles sont les caractéristiques du modèle de latome de Rutherford ? Quelle analogie a t-il fait pour décrire ce modèle ? analogique au modèle planétaire : Pour Rutherford, le modèle de latome était analogique au modèle planétaire : centre, massique Latome possédait un centre, massique, constitué par le noyau de latome, analogue au Soleil ou à la Terre. Autour de ce centre gravitent des électrons Autour de ce centre gravitent des électrons, analogues aux planètes qui tournent autour du soleil ou aux satellites gravitant autour de la Terre.

3 2)Quelles sont les lois en 1/r² qui ont mis Rutherford sur cette piste de lanalogie ? (1) Donnez lexpression de la force pour chacune dentre elles, et faites un schéma précis qui montre deux corps en interaction. léchelle microscopique loi de Coulomb A léchelle microscopique, la cohésion de la matière est régie par linteraction électrique, elle-même décrite par la loi de Coulomb :

4 léchelle astronomique loi de Newton : A léchelle astronomique, la cohésion des systèmes planétaires est régie par linteraction gravitationnelle, elle-même décrite par la loi de Newton :

5 3) Quelle observation est en contradiction avec lapplication des lois de Newton au niveau microscopique ? Justifiez votre réponse. Alors que, si les lois de Newton était applicables, tous les a aa atomes de même nombre délectrons devraient prendre des t tt tailles différentes, lidentité des rayons atomiques pour tous les atomes dun même élément. on remarque lidentité des rayons atomiques pour tous les atomes dun même élément. 4) Rappelez en quelques mots en quoi consiste lexpérience de Franck et Hertz. bombardé les atomes dun gazfaisceau homocinétique délectronscomparé lénergie à lentréeà la sortie Ils ont bombardé les atomes dun gaz avec un faisceau homocinétique délectrons et comparé lénergie de ceux-ci à lentrée de la chambre de gaz et à la sortie.

6 5) Si le modèle de latome de Rutherford est juste, quel(s) résultats(s) lexpérience de Franck et Hertz doit-elle donner ? lénergie interne des atomes ciblesvaleurs quelconques On doit observer une variation de lénergie interne des atomes cibles, qui prendra alors des valeurs quelconques ; perte quelconque de leur énergie cinétique de la même manière, les électrons projectiles verront une perte quelconque de leur énergie cinétique. 6) Résumez les résultats expérimentaux obtenus et concluez (2). ressortent avec la même énergie Si E in < 19.8 eV, alors les électrons ressortent avec la même énergie que celle avec laquelle ils sont entrés (ils ton rebondis en conservant leur énergie cinétique).

7 transmettent une énergie de 19.8 eV aux atomes cibles. Si 19.8 eV < E in < 20.6 eV, les électrons transmettent une énergie de 19.8 eV aux atomes cibles. transmettent une énergie de 20.6 eV aux atomes cibles. Si 20.6 eV 21 eV, les électrons transmettent une énergie de 20.6 eV aux atomes cibles. Cl : Le modèle de latome décrit par Rutherford est erroné, la mécanique classique ne peut interpréter ce phénomène. 7) Quelles hypothèses ont été émises concernant lénergie transférée par les électrons projectiles aux atomes cibles ? (2) cette énergie augmente lénergie interne du système noyau-électrons. La température du gaz naugmentant pas, cette énergie augmente lénergie interne du système noyau-électrons.

8 passé de son état fondamental à un état excité. Pour le premier palier (E in > 19.8 eV), latome est passé de son état fondamental à un état excité. lénergie de latome est quantifiée Cl : Laugmentation de lénergie de latome se fait par palier, on dit que lénergie de latome est quantifiée. 8) Que se passe-t-il lorsque lon augmente trop E in des électrons projectiles pour un type datome cible donné ? lénergie dionisation arrache un électron A ce moment là, on atteint lénergie dionisation de latome, on arrache un électron à celui-ci qui devient alors un ion positif : on ne peut pas multiplier indéfiniment les états excités dun type datome.

9 9) Que fait un atome après avoir été excité par collision avec un électron projectile ? désexciter en une ou plusieurs étapes émettre un ou plusieurs rayonnement Selon létat dexcitation atteint, il va se désexciter en une ou plusieurs étapes pour revenir à son état fondamental, il va alors émettre un ou plusieurs rayonnement, à lorigine des spectres de raies démission. QUELQUES NOTIONS A CONNAITRE Spectre de raies démission et désexcitation atomique : Spectre de raies démission et désexcitation atomique : spectre de raies démission rend comptequantification de lénergie Le spectre de raies démission observé pour un atome rend compte directement de la quantification de lénergie de cet atome.

10 Une raieune désexcitation Une raie du spectre correspond à une désexcitation de latome dun niveau dénergie à un autre. Quantum dénergie associé à la désexcitation (3) : Quantum dénergie associé à la désexcitation (3) : passe dun niveau dénergie E i à un niveau dénergie E f il émet une radiation monochromatique de fréquence ν Si un atome se désexcite et passe dun niveau dénergie E i à un niveau dénergie E f, il émet une radiation monochromatique de fréquence ν qui vérifie : ΔE : quantum dénergie correspondant à la désexcitation (J) E i : énergie du niveau excité de départ (J) E f : énergie du niveau excité ou fondamental darrivée (J) h : constante de Planck = 6.62* J.s ν : fréquence de la radiation émise (Hz) λ : longueur donde de la radiation (m) c : vitesse de la lumière dans le vide = 3.0*10 8 m/s

11 Einsteinquanta dénergie particules de masse nulle, non chargées se propageant à la vitesse de la lumière photon En 1905, Einstein postule que ces quanta dénergie sont portés par des particules de masse nulle, non chargées se propageant à la vitesse de la lumière c = 3, m.s -1 dans le vide ; ces particules sont appelées « photon ». plutôt donnés en eV quen joules conversions Rq : Les différents niveaux dénergie dun atome sont plutôt donnés en eV quen joules, il convient donc de savoir effectuer des conversions entre ces deux unités dénergie : 1 eV = 1.6× J Rq : Passage dun état excité à un autre par absorption dun photon :

12 Généralisation : Généralisation : notion de niveaux dénergie noyau, atomes, molécules La notion de niveaux dénergie sapplique à tout système microscopique : noyau, atomes, molécules. La relation E = hν concerne toute transition associée à un rayonnement électromagnétique. Niveaux dénergie électroniques : atomeénergielinteraction des électrons entre eux et avec le noyau Un atome possède de lénergie du fait de linteraction des électrons entre eux et avec le noyau. Cette énergie dinteraction et lénergie cinétique des électrons constituent lénergie électronique de latome. qq eV < E < qq keV

13 Niveaux dénergie nucléaire : noyauénergie interaction forte Le noyau possède de lénergie du fait de linteraction entre les nucléons (interaction forte). état excité noté Y* Lors dune désintégration, le noyau fils naît dans un état excité noté Y*. en émettant un rayonnement Il retourne ultérieurement dans un état stable Y en émettant un rayonnement. changement de niveau dénergie du noyau atomique Cette émission correspond à un changement de niveau dénergie du noyau atomique. lénergie du noyau est quantifiée. Le rayonnement présente un spectre de raies : lénergie du noyau est quantifiée m donc E MeV

14 APPLICATIONS spectre de raies démission de lhélium Voici le spectre de raies démission de lhélium : trois raies intenses On remarque que celui-ci est composé de trois raies intenses : Une raie bleue (B) de longueur donde 502 nm, une raie jaune (J) à 588 nm, et une raie rouge (R) à 668 nm.

15 1) Retrouvez à partir de ces trois raies, la valeur du quantum dénergie auxquelles elles correspondent, et remplissez le tableau ci-dessous (4) et (5) : On utilise la formule pour trouver ΔE, puis on convertit ensuite lénergie obtenue en eV. Pour la radiation bleu :

16 Pour les autres radiations, voici le tableau : Couleurλ (en nm)ΔE (en J)Δ E (en eV) Bleu5023,96 x ,47 Jaune5883,38 x ,11 Rouge6682,97 x ,86

17 2) Nous savons que ces trois émissions correspondent toutes à un état excité initial dénergie égale à 23,1 eV. Déterminez le niveau final de désexcitation correspondant à chacune des trois raies précédentes du spectre et représentez ces changements dénergie dans les atomes dhélium par des flèches (une pour chaque raie) dans le diagramme suivant :

18 24.6 eV B J R


Télécharger ppt "Latome et la mécanique de Newton : Ouverture au monde quantique CRMEF - FES PHYSIQUE- CHIMIE QUALIFIANT 2012-2013."

Présentations similaires


Annonces Google