ATOME ET SPECTRE ÉLECTROMAGNÉTIQUE

Présentation au sujet: "ATOME ET SPECTRE ÉLECTROMAGNÉTIQUE"— Transcription de la présentation:

1 ATOME ET SPECTRE ÉLECTROMAGNÉTIQUE
Décrire la structure de la matière Décrire le rôle des interactions Décrire la nature et le comportement de la lumière Décrire l’interaction entre la lumière et la matière

2 Structure de l’atome Toute la matière est: À toutes les échelles:
Solide Liquide Gaz À toutes les échelles: Galaxie Planète cellule

3 Structure de l’atome … et composée des mêmes particules élémentaires:
Électron Proton Neutron Électron x g charge négative Proton x g charge positive Neutron x g aucune charge

4 Structure de l’atome Particules de base :
Quarks Leptons Hadrons Etc Molécules: combinaisons d’atomes nouvelles propriétés physiques & chimiques

5 Atome de Bohr normalement np = ne- neutre

6 Structure de base d’un atome
NOYAU : protons & neutrons Rn = m ÉLECTRONS : orbitales Ratome = m Mp/Me- = 1840

7 Structure de base d’un atome
R(noyau) / R(atome) = 10-5 Densité (noyau) / densité (atome) = 1015 volume de l’atome est surtout du vide densité nucléaire = 1015 x densité de la matière ordinaire Terre (densité atomique) m diamètre

8 Tableau périodique des éléments

9 Tableau périodique des éléments
Il existe 92 sortes différentes d’atome dans la nature 92 éléments naturels : noyaux stables (> 109 ans) + des éléments fabriqués en labo : (vie = qques jours) Les neutrons assurent la stabilité du noyau

10 Tableau périodique des éléments
Nombre de neutrons (vs protons) varie d’un élément à l’autre On peut même avoir 2 noyaux du même élément avec un nombre différent de neutrons (isotopes) ex.: Uranium (141 -> 148 neutrons)

11 Particules fondamentales
Particules fondamentales de l’atome : protons, neutrons & électrons À partir des années 40, on a construit des accélérateurs permettant de briser ces particules fondamentales en particules encore plus fondamentales

12 Particules fondamentales
PROCESSUS : à l’aide de champs magnétiques et électriques, on accélère et focalise des faisceaux de particules à des énergies de plus en plus grandes pour ensuite sortir le faisceau de l’accélérateur et lui faire frapper une cible

13 Particules fondamentales
Résultat : désintégrations des protons, neutrons & électrons en particules plus fondamentales 2 familles: Leptons – poids plumes (neutrino, muon …) Hadrons – poids lourds (protons, mésons …)

14 Forces fondamentales (interactions) de l’Univers
L’Univers est un laboratoire où les conditions physiques atteignent des valeurs extrêmes Ex.: meilleur vide en labo sur Terre est 1012x plus dense que le milieu intergalactique * à neutrons 1013x plus dense que le matériau le plus dense sur Terre

15 Forces fondamentales (interactions) de l’Univers
Températures extrêmes: 106 K -> Soleil 2.7 K -> rayonnement cosmique Dans toutes ces conditions extrêmes, les mêmes lois de la physique s’appliquent (certaines forces étant plus importantes dans certaines conditions que dans d’autres)

16 Forces fondamentales (interactions) de l’Univers
Force gravitationnelle Force électromagnétique Forces nucléaires

17 Interaction gravitationnelle
Force de gravitation : force attractive dont l’intensité décroît comme le carré de la distance

18 Interaction gravitationnelle
Distance Force Objet 2x ¼ 3x /9 4x /16 5x / Jupiter (~5 UA) 10x / Saturne (~10 UA) 40x /1600 Pluton (~40 UA)

19 Interaction gravitationnelle
Étoiles : équilibre entre Force gravitationnelle & Pression de radiation Galaxies spirales: équilibre entre Rotation Univers: expansion ou contraction force gravitationnelle

20 Interaction électromagnétique
Force électromagnétique: force attractive ou répulsive (dépendant des charges électriques) qui varie comme le carré de la distance

21 Interaction électromagnétique
Force électromagnétique gouverne le mouvement des e- autour du noyau Assure la cohésion des liens entre les atomes à l’intérieur des: Molécules Cristaux Cellules Force électromagnétique lumière (visible, radio, RX…)

22 Interaction nucléaire
Force nucléaire forte : assure la stabilité du noyau atomique Force nucléaire faible : régit la désintégration radioactive

23 Forces fondamentales Force Intensité Domaine d’action
Gravitation longue portée Nucléaire faible dimension du noyau Électromagnétique 7x longue portée Nucléaire forte dimension du noyau

24 Théorie d’unification des forces
-> en développement Ex.: force de répulsion électrique entre e- / d = 5m. Force gravitationnelle entre Terre & 1e- Ex.: Arracher 1 e- à l’attraction du noyau x plus d’énergie Arracher 1 e- à l’attraction grav. De la terre

25 Spectre électromagnétique
Une onde électromagnétique est caractérisée par 2 quantités: l : longueur d’onde n : fréquence

26 Spectre électromagnétique

27 Spectre électromagnétique
l . n = c où c = vitesse de la lumière matière atomes particules chargés électriquement mouvement des charges (accélération) radiation d’une onde électromagnétique

28 Niveaux d’énergie Électrons dans l’atome sont sur des niveaux (orbites) Si e- passe d’un niveau supérieur à un niveau inférieur émission d’énergie E Si e- passe d’un niveau inférieur à un niveau supérieur absorption d’énergie E

29 Niveaux d’énergie

30 Niveaux d’énergie E associée à l et n de l’onde électromagnétique
E : énergie H : constante de Planck C: vitesse de la lumière

31 Niveaux d’énergie Plus l grand, plus E petit p.e. atome d’hydrogène
-> saut niveau 2 -> E2,1 = 10,19 eV -> émission d’un photon La l = 121,6 nm (UV) -> saut niveau 3 -> E3,2 = 1 eV -> émission d’un photon Ha l = 656,3 nm (R)

32 Spectre électromagnétique

33 Spectre électromagnétique

34 Spectre électromagnétique

35 Spectre électromagnétique