SPECTROSCOPIE. ν = E h. Dans ce modèle, les électrons négatifs de masse m tournent autour du noyau positif qui est beaucoup plus lourd.

Transcription

1 53 O5 SPECTOSCOPIE I) INTODUCTION La spctrscpi st l'étud, par l biais ds lguurs d'ds, ds raymts émis, trasmis u réfléchis par u substac. O utilis la spctrscpi aussi bi physiqu qu' astrmi u chimi. Ctt xpéric a pur but d travaillr avc u spctrscp qu vus allz étalr pur suit msurr ls rais du spctr d l'atm d'hydrgè, pur déduir plusiurs gradurs physiqus fdamtals. II) TEOIE. Dualité d-crpuscul Crtais xpérics (fft Cmpt, fft phtélctriqu) mtrt qu ls ds élctrmagétiqus (EM) préstt u caractèr crpusculair lrs d lurs itractis avc la matièr. Das cs cas csidèr l raymt EM cmm état cstitué d quata d'érgi (u grais d'érgi) applés phts. L pht put êtr itrprété cmm état u particul d mass au rps ull s déplaçat à la vitss d la lumièr. L'érgi E t la quatité d muvmt p ds phts st rliés à la lguur d'd λ du raymt par ls rlatis d d Brgli. () E h ν h J s st la cstat d Plack () p h λ ν st la fréquc du raymt t λ st la lguur d'd Ivrsmt, à u particul pssédat u érgi E t u impulsi p, assci u d d fréquc ν t d lguur d'd λ tll qu : ν E h t λ h p. L'atm d Bhr Das c mdèl, ls élctrs égatifs d mass m turt autur du yau psitif qui st baucup plus lurd. L'élctr décrivat u rbit circulair a u mmt ciétiqu: L p Bhr émit l'hypthès qu c mmt put prdr qu crtais valurs, multipls tirs d la quatité h h/(π), limitat aisi ls rbits pssibls. (3) L mv h

2 λ 0 Figur Ls rlatis d d Brgli prmttt d cmprdr ituitivmt purqui d tlls rbits st stabls: la lguur d'd d l'élctr sur s rbit st λ h/p. Si bi qu par (3) λ π. La lguur d l'rbit (π ) st u mbr tir d la lguur d'd asscié à l'élctr: ls rbits pssibls st dc clls pur lsqulls l'd st statiair. Das l cas ctrair, il y a itrférc dstructiv d l'd avc ll-mêm. L'élctr sur s rbit subit dux frcs égals t ppsés : - la frc d Culmb F cb du à l'attracti ds chargs () F cb πε - la frc ctrifug F c du à la rtati d l'élctr (5) F mv c Ls différts ctributis à l'érgi d l'élctr st: - l'érgi ciétiqu E c : (6) E c mv 8πε - l'érgi pttill E p : (7) E p Fcb dr πε Aisi l'érgi ttal E st: (8) E E p + E c 8πε D'après la rlati (3), put prdr qu ls valurs discrèts : (9) h mv l'égalité tr ls frcs d Culmb t ctrifug, cduit à : (0) h ε πm

3 55 L'érgi d l'élctr st alrs aussi quatifié : () E m 8ε h L sig mis d l'érgi traduit l fait qu l'élctr st das u état lié. Lrsqu l'élctr pass d'u rbit d'érgi E à u rbit d'érgi E, il absrb u émt u pht d'érgi hν tl qu () hν E - E absrbé si E < E t émis si E > E. O put écrir: (3) ν c ( ) ù t st ds tirs m 3 0' 973' 73 m cstat d ydbrg 8ε h c Pur, l ray d l'rbit st applé "ray d Bhr" t put s'xprimr simplmt fcti d avc la rlati suivat: () a 8πε hc E résumé, l spctr du raymt émis par ds atms, lrsqu ls élctrs passt d'u rbit à u autr rbit d'érgi ifériur, st discrt; chaqu fréquc crrspd à u cupl d'rbits différts. 3. Spctr d l'atm d'hydrgè 5 3 Séri d Lyma Balmr Pasch U.V. Visibl I.. Figur Ergi [V] λ [Å] Das la figur, a ls séris d trasitis pssibls pur l'élctr d l'atm d'hydrgè, aisi qu ls dmais d lguurs d'ds crrspdat aux différts trasitis. marqu : Crtais rais du spctr d l'hélium cïcidt avc ls rais d Balmr. Cci st dû au spctr d l'i qui st très similair à l'atm d'hydrgè. L calcul pur u yau d charg +Z avc u sul élctr d ν Z c ( )

4 56 Pur : Z avc t 5, 6, 7... truv das c cas u séri aalgu à cll d Balmr, mais avc dux fis plus d rais, dit séri d Pickrig (bsrvé das baucup d spctrs d'étils dt l slil). III) EXPEIENCES Tub à décharg Prism d uthrfrd à grad disprsi Télscp Prjcti d l échll lumius Figur 3 Ls atms st xcités par décharg élctriqu sus bass prssi : ls tubs à déchargs st alimtés par u bbi d humkrff (géératur bass fréquc dat ds impulsis d plusiurs millirs d vlts). IV. MANIPULATIONS - Etalr l spctrscp à l'aid d spctrs d'étalag :, g. Tracr sur u graphiqu la valur lu sur l'échll du spctrscp fcti d la lguur d'd ds différts rais. Tstr vtr étalag avc l é. - Détrmir la lguur d'd ds rais d la séri d Balmr ( ; 3,,5,..) d l'atm d'hydrgè. - Détrmir la cstat d ydbrg. - Calculr à l'aid d la cstat d ydbrg truvé xpérimtalmt, l ray d Bhr a (ray d l'rbit d l'élctr das l'état d'érgi d plus bas). - Calculr l'érgi d'iisati E i, c'st-à-dir l'érgi miimum qu'il faut furir à l'élctr pur qu'il sit arraché d l'atm.

5 57 Spctrs d'étalag COULEU INTENSITE λ [Å] ELIUM rug faibl 7065 rug frt 6678 jau très frt 5876 vrt-clair faibl 5058 vrt-clair frt 506 vrt my 9 blu my 73 vilt frt 7 vilt très très faibl 37 vilt my 388 vilt faibl vilt faibl 06 marqus : Dux rais assz faibls st pas idiqués ci-dssus : Ells prvit d la séri d Balmr (ydrgè). COULEU INTENSITE λ [Å] MECUE rug faibl 6073 jau frt 5790 jau frt 5770 jau-vrt frt 56 blu-vrt faibl 96 blu-vilt frt 358 vilt frt 078 vilt frt 07 NEON rug frt 60 rug frt 663 rug frt 63 rag frt 607 rag frt 6030 rag frt 5975 rag frt 5965 jau frt 59 jau frt 587 jau très frt 585 vrt my 50 vrt my 53 blu my 7