Interaction lumière-matière Chapitre 4: Interaction lumière-matière Max Planck (1858-1947) et Albert Einstein (1879-1955) en 1929
La catastrophe ultraviolette de la théorie classique (non quantique de Rayleigh et Jeans) :
I. Quantification (Act. 1p60 et 2p61) Un rayonnement monochromatique ne peut échanger avec la matière que des énergies multiples d’une quantité appelée quantum d’énergie: DE le quantum d’énergie en J DE =h.n n la fréquence du rayonnement en Hz h la constante de Planck (h=6,63.10-34 J.s) Modèle corpusculaire du rayonnement: considéré comme un ensemble de corpuscules appelés photons, transportant le quantum d’énergie h.n. L’électronvolt (eV) est une énergie adaptée aux quantums d’énergie: 1 eV = 1,60.10-19 J
La physique quantique a établi l’existence de niveaux d’énergie quantifiés pour l’ensemble de la matière.
II. Aspect ondulatoire
La longueur d’onde est la distance parcourue par l’onde pendant une période:
l = c . T et T=1/ n l = c / n n = c / l donc DE = h.n = h.c/l Longueur d’onde l (m), Période T (s), fréquence n (Hz) et Energie (J) du quantum: C= 3,00.108 m/s célérité de la lumière dans le vide l = c . T et T=1/ n l = c / n n = c / l donc DE = h.n = h.c/l
Absorption: Emission: 2. Diagrammes de niveaux d’énergie et spectres DE =Esup-Einf Raie sombre correspondant à l dans le spectre d’absorption Longueur d’onde de la raie correspondante: l = h.c / (Esup-Einf)
3. Le spectre solaire
Emission thermique (loi de Wien) + Absorptions atomiques (raies) et moléculaires (bandes)