physique quantique et nivaux d'énergie

[invite1e842170]

Bonjour,

Me rappellant mes cours terminale S, j'ai une petite interrogation

Lorsque l'on fait des diagrammes d'énergie, on dit que c'est sur l'énergie de l'atome ... mais l'énergie de quoi , d'une action de ??? De plus il me semble que sur les diagrammes on faisait sauter un électron en haut, alors il me semble que ce n'était pas tout l'atome, bref qqun pourrait me réexpliquer.
C'est un peu flou pour moi ça date un peu

De même dans les diagrammes de bande on fait appel à quel type d'énergie, la somme de toute (électronique + vibratoire + thermiquer ??? )

Cordialement,
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[Deedee81]

Bonjour,

Me rappellant mes cours terminale S, j'ai une petite interrogation

Lorsque l'on fait des diagrammes d'énergie, on dit que c'est sur l'énergie de l'atome ... mais l'énergie de quoi , d'une action de ??? De plus il me semble que sur les diagrammes on faisait sauter un électron en haut, alors il me semble que ce n'était pas tout l'atome, bref qqun pourrait me réexpliquer.
C'est un peu flou pour moi ça date un peu

Effectivement, "l'énergie de l'atome" est assez imprécis. Il s'agit (ici) de l'énergie des électrons autour de l'atome ou plus exactement de l'énergie de liaison.

Le terme "en haut", faut se méfier aussi. C'est effectivement "en haut" sur un diagramme d'énergie, ainsi que dans le modèle de Bohr (modèle "planétaire") mais en réalité la distribution des atomes autour du noyau est un peu plus compliquée (orbitales).

L'énergie de liaison en question est de nature électrostatique (attraction entre le noyau chargé positivement et l'électron chargé négativement + interactions avec les autres électrons).

De même dans les diagrammes de bande on fait appel à quel type d'énergie, la somme de toute (électronique + vibratoire + thermiquer ??? )

Habituellement électronique, pour le diagramme. Etant entendu que les électrons ont une énergie plus élevée que l'état de base, à cause justement de l'agitation thermique. D'où un remplissage un peu au-dessus du "niveau de Fermi", dépendant aussi du "gap" (trou entre la bande de valence et la bande de conduction).

Quelques liens intéressant :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Couche_%C3%A9lectronique
http://fr.wikipedia.org/wiki/Atome_d%27hydrog%C3%A8ne
http://fr.wikipedia.org/wiki/Niveau_d%27%C3%A9nergie
http://fr.wikipedia.org/wiki/Niveau_excit%C3%A9
http://fr.wikipedia.org/wiki/Atome_de_Bohr
http://fr.wikipedia.org/wiki/Configu...%A9lectronique
http://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_des_bandes
http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_de_Fermi
http://fr.wikipedia.org/wiki/Isolant
http://fr.wikipedia.org/wiki/Conducteur_%28physique%29
http://fr.wikipedia.org/wiki/Semi-conducteur

[gatsu]

Bonjour,

Me rappellant mes cours terminale S, j'ai une petite interrogation

Lorsque l'on fait des diagrammes d'énergie, on dit que c'est sur l'énergie de l'atome ... mais l'énergie de quoi , d'une action de ???

C'est l'energie totale de l'atome a priori.

De plus il me semble que sur les diagrammes on faisait sauter un électron en haut, alors il me semble que ce n'était pas tout l'atome, bref qqun pourrait me réexpliquer.
C'est un peu flou pour moi ça date un peu

Cordialement,

C'est une simplification fausse c'est effectivement tout l'atome qui change d'état et ainsi d'energie. Cela se voit d'ailleurs assez bien avec l'atome d'hydrogène où les niveaux d'energie sont en fait ceux d'une particule fictive que l'on assimile à l'electron parce que la masse effective est presque egale à la masse de l'electron. Dans un "atome" exotique comme le positronium par exemple la notion d'electron excité pour parler d'une transition d'energie "atomique" n'a aucun sens.

[Deedee81]

Salut,

C'est l'energie totale de l'atome a priori.

Faut quand même préciser qu'il n'y a pas là dedans (du moins dans le cas abordé par Mooh) les énergies de liaison des nucléons ni l'énergie propre (mc²). Sinon on fait de la physique nucléaire

De plus, quand on fait des diagrammes avec les niveaux d'énergie ou des bandes, c'est l'énergie de liaison des électrons. Comme s'ils étaient pris séparément, bien que l'atome avec ses électrons forme un tout indisociable. Mais si on veut calculer l'énergie d'ionisation ou pour la conduction, c'est bien appliqué à un électron.

Il ne faut pas non plus confondre l'énergie des électrons et les niveaux, surtout dans les diagrammes des bandes. Les électrons se "répartissent" dans ces bandes. Les niveaux/bandes dans le diagramme ne signifie pas nécessairement que les électrons ont cette énergie, cela dépend de l'état d'excitation.

Maintenant, rien n'empêche de faire une somme Mais précisons quand même que ces diagrammes, en toute rigueur, ne donnent pas l'énergie mais le potentiel, donc les différences d'énergie (en général par rapport à un niveau de référence = électron à l'infini).

Enfin, ces diagrammes de bandes ne sont valable que pour les électrons les plus externes. Si tu commences à arracher tous les électrons, je te garanti que les bandes vont changer (déjà qu'elles sont calculées en supposant un potentiel parfaitement périodique).

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite1e842170]

Ok merci pour toutes ses précisions ^^ Cela dit quelque chose m'ennuie dans l'intéraction rayonnement - matière admettons que qu'il y est absorption a un haut niveau d'énergie, la désexcitation se passera forcément par l'émission stimulée d'un photon ou alors on peut avec une désexcitation autre ( je pense à thermique mais à ce niveau de détails je ne sais pas si ça veut bien dire grand chose ) ?

[gatsu]

Salut,

Faut quand même préciser qu'il n'y a pas là dedans (du moins dans le cas abordé par Mooh) les énergies de liaison des nucléons ni l'énergie propre (mc²). Sinon on fait de la physique nucléaire

je ne confonds pas mais justement dans le cas exact de l'atome d'hydrogène une transition atomique c'est autre chose qu'une transition electronique même si c'en est très proche et cela sans introduire la physique du noyau mais seulement son interaction avec l'electron.

Il ne faut pas non plus confondre l'énergie des électrons et les niveaux, surtout dans les diagrammes des bandes. Les électrons se "répartissent" dans ces bandes. Les niveaux/bandes dans le diagramme ne signifie pas nécessairement que les électrons ont cette énergie, cela dépend de l'état d'excitation.

Justement pour un atome polyelectronique le produit tensoriel des états à un electron ne correspond pas à une bonne base pour obtenir les niveaux d'energie atomique il faut faire des combinaisons linéaires pour obtenir des états anti-symétriques. Ceci implique notamment, si mon souvenir est bon, que à configuration electronique donnée ( ...) il peut y avoir pleins d'états atomiques differents (antisymétriques) et ce sont ces états qui correspondent aux spectre de l'atome considéré. Aussi lorsque l'atome subit une transition dipolaire par exemple c'est l'ensemble de la configuration electronique qui est modifiée et pas seulement un seul electron qui "saute" dans une couche supérieure. C'est en ce sens que je dis que même dans l'approximation de Born-Oppenheimer des noyaux fixes (en gros) l'atome dans son entier subit la transition (au sens donc de l'ensemble de la configuartion electronique).

En théorie des bandes on est dans l'approximation des électrons indépendants pour la partie purement mécanique quantique et ensuite la distribution de Fermi-Dirac se charge de la partie "antisymétrisation des fonctions d'onde" ce n'est donc pas tout à fait la même chose de façon effective que la physique atomique des atomes polyélectroniques où la partie antisymétrisation doit être mise explicitement dans la solution.