Bonjour,
je me pose une question basique de physique :
on sait que les particules de charge opposée s'attirent.
J'aimerais beaucoup comprendre le méchanisme qui empêche les électrons de "tomber" au centre de l'atome vers les protons, qui sont sensés les attirer vu qu'ils sont "+".
Pouvez-vous m'expliquer ceci ?
Merci beaucoup !
Nils
Note : j'ai lu le thread qui en parle, linké dans les "questions fréquemment posées en physique", mais honnêtement les réponses ne m'ont pas permis de comprendre le phénomène :S
Eh bien, le plus simplement du monde: ils battent des ailes!
Une piste plus sérieuse:
http://voyage.in2p3.fr/atome.html
Bonjour.
Vous pouvez expliquer le fait que l'électron ne tombe pas avec les hypothèses de l'atome de Bohr (le modèle du petit système planétaire qui n'a vécu qu'entre 1910 et 1926): il suffit de postuler que les niveaux d'énergie sont discrets et ne peuvent prendre que certaines valeurs. Donc, un électron ne peut pas descendre plus bas que le niveau de plus faible énergie permise.
Ce modèle fut balayé par le modèle ondulatoire, dans lequel on postule que l'électron à une longueur d'onde associée (qui dépend de son énergie) et que seuls les états compatibles avec cette longueur d'onde peuvent exister dans l'atome. Un peu comme les notes que l'on peu jouer avec une trompète, qui dépendent de la longueur du tube.
Ce modèle (un peu plus élaboré) est celui utilisé actuellement. Le comportement ondulatoire des électrons se vérifie en pratique assez facilement.
Rien que pour vous emm...quiquiner: Le soleil et la terre s'attirent, mais la terre ne tombe pas sur le soleil.
Au revoir.
Veuillez me corriger si je me trompe, mais ce n'est pas la gravité qui entraîne l'attraction electron-proton : c'est la force électromagnétique (j'espère ne pas dire de bêtises) - donc l'analogie ne passe pas :XEnvoyé par LPFR
Rien que pour vous emm...quiquiner: Le soleil et la terre s'attirent, mais la terre ne tombe pas sur le soleil.
Au revoir.
Mais bien tenté comme enquiquinage !
Plus sérieusement, je peux accepter l'explication que vous donnez juste avant, mais celle-ci n'explique pas le pourquoi à mon sens :O
Je suis toujours en quête de la réponse.. Je lirai le lien du post précédent quand j'aurai un peu plus de temps sous la main.
Merci pour vos réactions !
personne ne t'expliquera le pourquoi...
il y a deux volets à ta question :
1- pourquoi l'électron, étant attiré par le noyau ne tombe pas sur celui-ci , la réponse t'est donnée par LPFR : ce n'est pas parce qu'on est attiré qu'on doit forcement tomber, exemple la terre vis-à-vis du soleil...
2- d'après les lois de l'électromagnétisme classique l'électron, chargé et accéléré, doit rayonner de l'énergie et donc tomber sur le noyau. La seule réponse sensée est que les lois de l'électromagnétisme classique ne fonctionnent pas bien à ce niveau de description et qu'il faut utiliser la mécanique quantique.
Re.
Vous n'avez pas compris. La nature de la force n'y est pour rien. Dans les deux cas, le fait que deux choses s'attirent ne les oblige pas à se rejoindre. Ici pour des raisons differentes.Veuillez me corriger si je me trompe, mais ce n'est pas la gravité qui entraîne l'attraction electron-proton : c'est la force électromagnétique (j'espère ne pas dire de bêtises) - donc l'analogie ne passe pas :X
Mais bien tenté comme enquiquinage !
La physique n'explique pas le "pourquoi", ni pourquoi les lois de la physique et le comportement du monde sont ce qu'ils sont.
La physique décrit le "comment".
C'est la religion et la philosophie qui prétendent expliquer le "pourquoi".
A+
Bonsoir,
OK. C'est parce qu'il y a une force centrifuge qui tend à éloigner la Terre du Soleil.Rien que pour vous emm...quiquiner: Le soleil et la terre s'attirent, mais la terre ne tombe pas sur le soleil.
Au final, il y a un équilibre entre cette force et la force d'attraction
gravitationnelle exercée par le Soleil sur notre planète.
Soit je suis à l'ouest, soit ce n'est pas vraiment ça... En effet si la force gravitationnelle était compensée, la Terre irait en ligne droite et n'aurait pas une trajectoire elliptique!
Mais si!, aller en ligne droite dans un espace courbe.:P
et le concept de "force centrifuge" est plus compliqué que l'on ne le croit...
Grossièrement:
Le soleil attire la terre (qui , pour se fixer une image, est devant lui) mais celle-ci, de part sa vitesse initiale, va passer juste a coté de lui (et est acceleré par le soleil) et passe derriere, elle est ralenti en tournant toujours dans le même sens et continu son chemin en refaisant la même chose de l'autre coté du soleil.
ça donne une trajectoire en ellipse (mais pour la terre, celle ci très très peu aplati).
Idem pour la lune et plein d'autres trucs.
Pour l'atome, le fait que l'electron ne s'écrase pas sur les protons malgrès la force attractive n'est pas un paradoxe a priori. Mais, on montre que l'electron devrait rayonner (de l'energie) et finir par s'ecraser sur le noyau (en tournant en spirale) ce qui par contre est problématique.... Mais la mécanique quantique est arrivée!
Tu es en train de contredire l'un des théorèmes les plus classiques de la physique.
Un point matériel en rotation uniforme autour d'un axe est
soumis à une force centrifuge qui tend à l'éloigner du centre.
Malgré cette force, le point reste en rotation grâce à l'équilibre résultant de la force d'attraction
du point matériel vers le centre (une corde, une force
gravitationnelle, magnétique, etc.). Certes, ces deux forces sont égales
en modules, mais il se trouve qu'une force possède aussi une direction
et un sens ; c'est cette direction qui change au cours de la rotation du
point matériel, ce qui fait que celui-ci ne s'éloigne pas du centre comme tu le prétendais.
si je me place dans le referentiel du centre de rotation (ce qui est le plus simple), il n'y a qu'une seule force qui s'exerce sur la terre, et pourtant elle tourne.
Il me semble en effet que la force centrifuge est une force d'inertie. Elle n'apparait donc que si on se place dans le référentiel de la Terre. J'ai faux? Dans le référentiel de la Terre, on aurait donc 1) la force de gravitation du soleil et 2) la force centrifuge (force "virtuelle") qui s'exercent sur la Terre. Comme la Terre est immobile dans ce référentiel, ces deux forces se compensent. Si j'ai bon, ce que tu dis, PolyX, est vrai mais uniquement dans le référentiel de la Terre.
Dans le référentiel du Soleil, une seule force s'exerce sur la Terre perpendiculairement à sa trajectoire (on va dire qu'elle est circulaire): la force de gravitation du soleil. Elle n'est compensée par rien sinon, d'après la première loi de Newton, la Terre n'aurait pas une trajectoire courbe.
Et pas de RG là dedans, s'il vous plait!
En physique, on ne valide pas ce qu'on sent, mais ce qu'on prouve.
Toi, tu sens une seule force, et moi, je sens que le Soleil tourne autour de la Terre. Mais ça ne reste que des sensations.
Salut,
Alors, voilà maintenant qu'on va chercher Newton pour expliquer les électrons?
C'est l'analogie du modèle de Bohr de l'atome avec le système solaire qui nous a amenés à parler de Newton.Salut,
Alors, voilà maintenant qu'on va chercher Newton pour expliquer les électrons?
C'est vraie qu'en réalité la cohésion de l'atome n'est pas aussi simple que Bohr le croyait, mais ça
permet d'avoir (plutôt de donner ) une idée sur le mouvement de l'électron autour du noyau.
"prouve" moi qu'il y a deux forces qui s'exerce sur la terre ...(et quel sens donné à ça?!)
N'est-il pas plus profitable de s'habituer dès le départ avec l'idée d'un électron délocalisé, qui baignerait l'atome entier à la façon d'un champ?
(j'ignore comment l'équation de Schrödinger décrit un électron dans l'atome, mais je suppose qu'il doit y avoir une symétrie centrale (l'électron n'a pas plus de chances d'être détecté à gauche qu'à droite, ni en haut qu'en bas).
On ne peut pas affirmer que seules deux forces s'exercent sur la Terre."prouve" moi qu'il y a deux forces qui s'exerce sur la terre ...
En pratique, tous l'univers agit sur la Terre. Mais en physique, il faut
savoir distinguer le bon grain de l'ivraie.
Non.
oui bien sur. Je parlais juste du systeme Terre soleil en supprimant tout le reste (par une méthode de pensée certes....)
Vous parlez de force sans préciser votre référentiel ...
Si on se place dans le référentiel héliocentrique, supposé galiléen, alors il n'y a qu'UNE seule force : la force de gravité.
Pourquoi la terre ne tombe t-elle pas alors ?
Parce que sans la gravité, la terre (soumise alors a aucune force) irait en ligne droite, la gravité courbe juste cette trajectoire.
Si on se place dans le ref de la terre (alors bien évidement la terre est immobile ...), le ref n'est plus galiléen. En mécanique classique on a une autre 'force", la force centrifuge qui compense exactement la gravité.
La force centrifuge est une force "fictive". Normalement, les forces sont définit (dans la théorie de Newton) dans les référentiels galiléens par la relation m.a = F. Mais on montre mathématiquement, que l'on peut généraliser la loi de Newton dans des référentiels non galiléen en ajoutant des "forces fictives" : centrifuge et coriolis.
Je viens de m'apercevoir que Simontheb avait déja répondu à la question.
Ah ! Enfin un qui remet les pieds sur Terre...
Et merci au passage à "Bétatron" de nous avoir mis sous les yeux une aussi jolie pièce à conviction que son http://voyage.in2p3.fr/atome.html. Figure désormais en bonne place au sottisier.
Réponse à Nils, dit "vae-" :
Tu as conservé au passage l'hypothèse subreptice que les électrons seraient "très petits" par rapport à l'atome. Cette idéation demeure hégémonique depuis 1911 environ, depuis Rutherford. Elle était toujours enseignée à l 'in2p3 quand j'y étais. Il n'existe aucune expérience qui la soutienne, elle est au contraire démentie par des centaines d'expériences incassables.
Un électron lié à un noyau, est
- soit exactement si c'est un électron de couche la plus externe (c'est à dire la moins liée),
- soit approximativement s'il est plus lié,
aussi grand que l'atome lui-même.
Dans un état fondamental, non excité, il ne peut pas "tomber" plus bas : il y est déjà, au plus bas. Et les états excités ne durent pas longtemps.
Et cette grandeur, ce "diamètre" est intrinsèquement et irrémédiablement flou.
Toutes les vidéos font plaisir à leur créateur, en nous exhibant des petites billes vertes (censées être des électrons), orbitant autour de petits grumeaux mauves, censés être des noyaux. C'est tellement mignon !
Sauf qu'expérimentalement, il n'existe rien de rien qui pourrait nous dire de combien c'est "petit", ou rond, ou coloré, un électron.
Même la catégorie de base présupposée par ces vidéos, l'espace macroscopique usuel, perd toute validité à l'échelle microphysique de l'électron.
En revanche, depuis 1926, on sait calculer la densité de l'électron lié d'un hydrogénoïde, projetée sur notre espace macroscopique. Soit pour l'état le plus simple, à n = 1 et l = 0 :
Et un électron pas ou peu lié, c'est grand de combien ?
Prenons un électron de conduction du cuivre.
Il est à l'énergie de Fermi, soit pour le cuivre à l’ambiante 7 éV, donc à la vitesse de groupe de Fermi pour ces électrons de conduction : 1 570 km/s. La vitesse de phase est de 57,2 . 109 m/s. Sur un libre parcours moyen de 200 Å, donc pendant une durée de 12,7 fs (femtosecondes), l’onde de phase parcourt 0,738 mm. Tandis que la longueur d’onde de cette phase d’électron, est d’environ 4,6 Å. L’extension spatiale de cet électron est du même ordre de grandeur: quelques dizaines à quelques centaines d'ångströms.
Aux extrémités de chaque propagateur, on trouve l’interaction avec le plus souvent un phonon, ou avec une irrégularité du réseau, telles que dislocations, lacunes et impuretés.
Donc chaque électron occupe simultanément une à plusieurs dizaines de distances interatomiques...
Autre expérience, quotidienne en métallurgie au labo de microscopie électronique, faire un diffractogramme de Laue sur une inclusion qui nous intrigue, en transmission. Il suffit de changer la focalisation et la ddp accélératrice. On obtient bien des diagrammes de taches en bel arrangement géométrique, selon la ddp et donc la vitesse de groupe choisie. Or toute la radiocristallographie repose sur le fait que la largeur et la profondeur de chaque onde, de chaque photon X, ou neutron, ou électron diffractant, est au moins d'une demi-douzaine, et de préférence largement plus, de distances inter-plans.
De la largeur des pics de diffraction X, on peut déduire l'ordre de grandeur des cristallites diffractantes. On distingue aisément le diffractogramme d'une argile de celle d'un limon, même de composition minéralogique voisine, à la largeur des pics. Lors d'une expertise juridique, j'ai attiré l'attention du juge sur la finesse des raies, prouvant que l'escroc international contre qui je témoignais, ne savait pas distinguer une argile d'un limon. Or il a fait acheter la carrière au client, sur la base de sa nullité et de son bluff... Et il avait multiplié les autres fautes professionnelles, voire les faux en écritures.
Et pour un Laue électronique, il s'agit bien de l'extension spatiale de chacun des électrons du faisceau.
"Chacun", on ne peut pas transiger là dessus. Il n'existe aucune "phase globale" pour un faisceau d'électrons. Il n'existe pas de laser à électrons, et il n'y aura jamais de lasers à fermions. Chaque électron est trop divergent en fréquence et en direction avec tout autre, pour jamais interférer avec un autre. Chacun n'interfère qu'avec lui-même, quel que soit le nombre de branches de trajet qu'il ait empruntées simultanément.
Conclusion :
L'idéation que l'électron serait "très petit", bien plus petit que l'atome, que l'atome serait constitué d'un grand trou, juste parcouru par des farfadets paradoxaux, Hop ! Aux poubelles de l'Histoire !
Si tu lis "densité de probabilité de présence de particule", conserve "densité", et jette le restant à la poubelle. Ce restant présuppose des postulats indéfendables, démentis par toutes les expériences.
Il y en aurait encore pas mal à dire, et des liens à donner où la question à déjà été traitée, mais ce sera peine perdue : je suis un auteur haï et banni par quelque chef anonyme et masqué à FS. Toutes les insultes à mon égard sont permises et protégées. Toute protestation et demande d'explication de ma part est immédiatement effacée, et punie de bannissement.
Bonjour vae-
la notion de distance de séparation est toute relative quand on veut comprendre cet état de fait.
Toujours est-il que les particules comme l'électron et le proton ne sont pas soumises qu'à la seule force électromagnétique, Feynman proposait l'exemple tout simple du ballon que s'échangent deux occupant de barques, la force de recul du lanceur, suivie de la force de recul subie par l'attrapeur est suffisante pour expliquer pourquoi ces deux compères se tiennent éloignés l'un de l'autre.
Le ballon est une image du photon échangé par l'électron et le proton quand ils tentent de se rejoindre.
La limite de distance est atteinte quand l'énergie du photon est au maximum de ses possibilités, et du fait qu'ils ne peuvent s'échanger des 'objets' plus petits alors les 'barques' ne peuvent s'approcher plus.
C'est assez intuitif de penser qu'on ne peut guère se rapprocher plus de son coéquipier que du diamètre du ballon, ça va de soi. Mais ça reste une image.
L'electronique, c'est fantastique.
Doit-on comprendre qu'un échange de photon ne relève pas de la force électromagnétique?
@Simontheb : non. Enfin je comprends pas trop réponse non plus.
@curieuxdenature : votre explication n'est pas super valable. Elle ne permet même pas d'expliquer qu'une interaction puisse être attractive.
C'est bien ce qui me semblait... J'ai toujours lu que le photon était le vecteur de l'interaction EM.
Bonjour
cette image, qui n'est pas de moi mais de Feynman, permet au moins de comprendre la répulsion constatée à faible distance, c'est déjà pas mal.
Quand à l'attraction on en a déjà parlé sur le forum, c'était à propos des échanges de particules virtuelles (le photon est en liste).
voir http://www-cosmosaf.iap.fr/Questions...virtuelles.htm
L'explication est un peu moins évidente à comprendre...
Les particules virtuelles qui virevoltent autour du proton et du neutron dans le noyau ne le sont pas seulement par le fait des forces EM, il est probable que ces nuages(de pions, de kaons et autres joyeusetés) sont aussi responsables du maintien à distance non seulement des neutres(neutrons) mais aussi des opposés(électron).
Par exemple, deux neutrons ne fusionnent pas comme un seul corps, ils se comportent comme s'ils avaient un noyau dur impénétrable, ce qui leur donne une dimension qui n'est pas un point.
C'est en ce sens que je parlais de la notion assez peu précise de distance séparant ces particules.
L'electronique, c'est fantastique.
Mais distance ou pas, il me semble plus essentiel de comprendre que toutes ces particules n'ont de particule que le nom, et n'occupent pas un point précis de l'espace.
Quand on observe l'impact d'une particule sur un écran fluorescent, par exemple, ce n'est pas la particule elle-même que l'on voit, c'est juste l'endroit où elle est entrée en interaction avec autre chose.
Un peu comme un éclair qui éclate entre un nuage et le sol: l'éclair a lieu à un endroit précis, mais les charges électriques avant l'éclair sont largement délocalisées.
