Spectres de raies et physique quantique (terminale)

[inviteb6ddb86f]

Bonjour!
Voilà mon problème : je ne comprends pas bien le phenomene de spectre de raies d'émission, par exemple de l'hydrogène.
Pourquoi toutes les transitions entre niveaux d'energie ne sont pas effectuées, qui donneraient ainsi lieu à beaucoup plus des raies d'émission !? Dans tous les exercices on ne nous montre que quelques
raies d'émission et je ne comprends pas ce qui détermine une atome excité a se desexciter dans tel ou tel niveau d'energie :
Qu'est-ce qui amène un atome à effectuer une transition (de desexcitation) du niveau E3 au niveau E1 plutôt que du niveau E3 au niveau E2 ??
J'ai de plus parcouru des site internet qui parlaient des series de lynman de balmer etc... Mais alors pourquoi diable un atome d'hydrogène ne fait-il pas QUE des transitions de lynman puisqu'elles le ramène directement à son etat fondamental !?
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[invitea3eb043e]

Derrière la mécanique quantique on trouve des arguments de symétrie et ça vaut pour la physique atomique aussi bien que pour la physique des particules. Problème : ce n'est vraiment pas trivial à expliquer sans sortir l'artillerie lourde des mathématiques.
Déjà les spectres de raies : dans le modèle primitif de Bohr, on associe à l'électron une onde dite de de Broglie dont la longueur d'onde est h/mv et il faut qu'après un tour du noyau cette onde revienne sur elle-même donc que le périmètre soit un nombre entier de tours. De là une première esquisse de quantification et la série de Balmer (vois dans ton cours).
Dans un formulation plus raffinée, on fait appel à la symétrie de révolution du potentiel du noyau, on retrouve cette quantification mais aussi ce qu'on appelle des règles de sélection. Par exemple il est interdit d'émettre de la lumière entre le niveau 3s et le niveau 2s parce que l'élément de matrice de l'opérateur dipolaire électrique est nul entre ces niveaux. Bon, ça ne t'avance pas beaucoup...
Toujours est-il qu'on peut très bien avoir une transition entre le niveau E3 et le niveau E2 mais pas radiative, donc on ne verra rien.

[inviteb6ddb86f]

ok lol en fait à mon niveau je suis pas tellement censé comprendre^^ C'est à quel niveau qu'on fait ça ? prepa?

[Duke Alchemist]

Bonsoir.

Ne pourrait-on pas simplifier (sans sortir "l'artillerie lourde") en disant que pour tout atome chaque niveau est quantifié et que la transition entre deux niveaux d'énergie est bien précise (cette valeur là et pas un chouïa d'eV en plus ou en moins) ?

A chacune de ces transitions correspond une longueur d'onde bien précise elle aussi mais seulement certaines d'entre elles appartiennent au spectre du visible [400nm;750nm] : celles qui apparaissent sur le spectre.

Ces longueurs d'onde peuvent être déterminée à l'aide de différentes lois (relativement simples ) qui sont abordées en Licence 1 ou en prépa.

Duke.

PS : Ne pas hésiter à me rectifier si je dis une grosse ânerie, je ne voudrais pas induire ptifefe en erreur

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitea774bcd7]

Sans sortir l'artillerie lourde, sache qu'en réalité toutes les transitions dont tu parles sont possibles et ont lieu.
Juste, certaines sont énormément favorisées (les transitions dipôlaires électrique) par rapport aux autres (multipôlaires électrique et magnétique).
Résultat, dans les spectres seules certaines sont vues; les autres sont trop faibles

[inviteb6ddb86f]

Effectivement ça me semble plus clair maintenant !

[tenocnoc]

bonjour
je ne comprend pas pourquoi l'état fondamental n'est pas n= l'infini.
en effet, dans mon esprit, un atome excité est un atome chaud ;un atome froid(0,0.. degrés k) serait dans son etat fondamental.
or,quand on chauffe un corps noir(ou autre) ce sont les transitions de faible intensité qui s'expriment en premier (de n= l'infini vers n=moins que l'infini) dans l'infrarouge; les raies du visible ne s'exprimant qu'aux températures supérieures a 1000 degrés.
qu'en pensez- vous? merci

[invitea3eb043e]

Dans le modèle de Bohr, l'état n infini est l'électron libéré donc l'atome ionisé. Ce n'est pas l'état de plus basse énergie car il en existe un dont l'énergie est 13 eV plus bas donc c'est lui l'état fondamental.

[tenocnoc]

bonsoir et merci de votre réponse,
ce que je ne comprend pas c'est :comment un corps tiède peut emettre dans l'infrarouge alorsque les atomes sont dans l'état fondamental et qu'il n'y a pas dans leur environnement des photons assez énergétiques pour les amener vers des transitions interorbitales proches de n= l infini.

[invitea3eb043e]

Si on prend un atome isolé soumis à de l'agitation thermique, il n'émettra rien. Si on prend un corps noir composé d'une multitude d'atomes, la proximité et les interactions entre ces atomes font que les niveaux d'énergie ne sont plus quantifiés, ils forment un continuum.
La loi de Kirchhoff dit qu'un corps ne peut émettre thermiquement à une longueur d'onde que s'il est aussi capable de l'absorber, donc il n'y aura d'émission infra-rouge que s'il y a aussi absorption infra-rouge, ce qui est le cas pour un solide, pas pour des atomes isolés.

[tenocnoc]

bonjour
il faut que j'explique ma réflection et ce qui m'y amène.
il se trouve que j'ai lu sur le net,que, a l'approche de 0 degrés kelvin,atomes et électrons s'ignorent(ne sont plus attirés l'un vers l'autre)
j'en ai déduit que l'état fondamental serait celui-là,et quel'apport de chaleur aurait pour effet de lier les électrons aux protons:cela de plus en plus fort pour en arriver finalement, à très haute température et pression, à la formation d'un neutron.
une autre base a ma reflection est qu'il me semble que l'on est en présence de deux phénomènes distincts;c'est a dire, d'une part l'excitation d'un atome par de nombreux photons successifs (voir mème simultanés) avec la formation d'un couple proton - électron, et d'autre part la scission d'un photon en deux parties égales((origine du principe d'action et réaction ??)) donnant l'énergie cinétique de l'ion positif et de son électron(ce dernier plus léger ayant une vitesse plus importante).
nb.un atome isolé ne devrait pas pouvoir ètre soumis a une pression thermique, en effet celle-ci résulte d'un échange d'énergie cinétique entre atomes par chocs élastiques; tout au plus il capte et réemet certains photons.
cela vous semble't'il cohérant?

[invitea774bcd7]

il se trouve que j'ai lu sur le net,que, a l'approche de 0 degrés kelvin,atomes et électrons s'ignorent(ne sont plus attirés l'un vers l'autre)

C'est faux…

[invite2fe74230]

Bonjour,

Voilà mon petit problème, je ne sais pas répondre à une question au sujet de l'énergie quantifiée des électrons.

Je dois expliquer pourquoi au vu d'un spectre de raie, on doit affirmer que l'énergie des électrons est quantifiée.

Pourriez vous m'aider s'il vous plaît ?

Merci d'avance.