exemple simple de l’atome d’hydrogène (1 proton et 1 électron) COMME EXPLIQUER LES SPECTRES DE RAIE ? 1) L’ECHEC DE LA MECANIQUE CLASSIQUE exemple simple de l’atome d’hydrogène (1 proton et 1 électron) Si on suppose un modèle planétaire de l’atome d’hydrogène (électron en orbite autour du proton) la mécanique classique donne pour énergie mécanique de l’électron le résultat suivant : E = Ec + Epelec = - ½ K e2 / r r E r représentée graphiquement ci-contre en fonction de r Alors tous les rayons d’orbite et tous les niveaux d’énergie seraient accessibles ! Et en conséquence les spectres d’émission devraient être continus et non pas discontinus : les raies spectrales sont inexplicables !!!
COMME EXPLIQUER LES SPECTRES DE RAIE COMME EXPLIQUER LES SPECTRES DE RAIE ? 2) L’INVENTION DE LA MECANIQUE QUANTIQUE Les travaux d’Einstein, De-Broglie, Dirac, Planck, Bohr, Heisenberg, Schrödinger, etc., au début du 20ème siècle, permettent l’élaboration d’un mécanique nouvelle adaptée à l’univers atomique : LA MECANIQUE QUANTIQUE. L’électron ne peut plus être considéré comme un objet ponctuel localisé mais il faut lui attribuer une « fonction d’onde » (une sorte de « répartition spatiale »).
Selon L’état quantique de l’électron ces « fonctions d’onde » peuvent prendre diverses structures :
UNE ANALOGIE POUR COMPRENDRE La corde de guitare Voir l’applet
Énergie Chaque état de la corde vibrante correspond à un niveau d’énergie quantifié par un nombre entier n Il en est de même pour la fonction d’onde associée à l’électron dans l’atome
Pour l’atome d’hydrogène les énergies des niveaux s’expriment En fonction du nombre quantique n sous la forme En = - 13,6 / n2 en électronVolt (eV) [ 1 eV = 1,6 10-19 Joule] D’où le diagramme suivant des niveaux d’énergie :
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