Le spectre électronique de l ’hydrogène

Les spectres On nomme spectre l’ensemble des photons absorbés ou émis par une substance Une substance absorbe ou émet un photon quand une de ses particules passe d’un niveau d’énergie à un autre Un photon peut être reconnu par son énergie Ephoton = | E1 - E2 | E1 E2 Photon émis Photon absorbé Un photon est parfois reconnu par sa fréquence  = Ephoton/h Un photon est souvent reconnu par sa longueur d ’onde  = hc/Ephoton

Visualisation d ’un spectre d ’émission On peut visualiser le spectre émis par une substance en utilisant un instrument qui sépare le faisceau de lumière émise en ses longueurs d ’onde constituantes

Utilisation d ’un spectroscope On peut voir le détail d’un spectre en utilisant un instrument nommé spectroscope Fente Prisme Substance émettrice Obturateur Écran On obtient sur l’écran des images de la fente

Spectres d ’émission continus Certaines substances comme les solides chauds émettent des photons dans toutes les longueurs d ’onde : leur spectres sont continus 400 nm 500 nm 600 nm 700 nm Lumière visible u.v i.r Des détecteurs adéquats permettent de percevoir les photons ultraviolets ou infrarouges émis

Spectres d ’émission de raies Certaines substances comme les éléments gazeux chauds émettent des photons dans certaines longueurs d ’onde seulement C ’est le cas de l ’hydrogène Lumière visible u.v i.r 400 nm 500 nm 600 nm 700 nm On nomme le type de spectre obtenu spectre de raies

Origine des spectres d’émission de raies Selon les théories atomiques modernes, les spectres de raies sont d’origines électroniques Les électrons d’un atome peuvent occuper différents niveaux énergétiques -2,0x10-18J -1,6x10-18J -1,2x10-18J -0,8x10-18J -0,4x10-18J 0 J n = 1 n = 2 n = 3 n = 4 n = 5 n = 6 Photons u.v Photons visibles Photons i.r Les niveaux d ’énergie de l ’électron de l ’hydrogène se calculent par l ’équation de Rydberg : En = -2,18x10-18 n2 Des photons sont émis lorsque des électrons excités dégringolent des niveaux supérieurs vers les niveaux inférieurs

Spectres d ’absorption En plaçant un élément gazeux devant la source d ’un spectre continu on peut obtenir le spectre d ’absorption de l ’élément Ampoule d’hydrogène Le spectre d ’absorption comporte des raies noires dans les mêmes positions que les raies d ’émission

Origine des spectres d ’absorption L ’absorption implique les mêmes niveaux énergétiques que l ’émission -2,0x10-18J -1,6x10-18J -1,2x10-18J -0,8x10-18J -0,4x10-18J 0 J n = 1 n = 2 n = 3 n = 4 n = 5 n = 6 Photons u.v Photons visibles Photons i.r Des photons sont absorbés lorsque des électrons passent des niveaux inférieurs aux niveaux supérieurs