Multiple entier d'un quanta d'énergie

[invitec2e20ef6]

Bonjour,
Dans les spectres de raies, je ne comprends pourquoi l'énergie portée par une radiation lumineuse ne peut être "qu'un multiple entier d'un quantum d'énergie".
où un quantum est la quantité E=h.nu
h: la cste de Planck
nu: la fréquence d'une radiation lumineuse
E: l'énergie portée par le photon
Prenons l'exemple du atome d'hydrogène à l'état fondamental.
Pour que l'atome émette une radiation lumineuse, cad pour exciter l'électron, il doit forcément absorber une énergie supérieure à 13,6 - 13,6/2² eV. (où -13,6/n² un niveau d'énergie de l'électron à l'état excité, avec n>1).
Je ne vois donc pas pourquoi on devrait parler de multiple d'un quantum d'énergie puisque il suffirait de lui fournir un énergie supérieure à 13,6 - 13,6/4 eV pour qu'il émette une radiation lumineuse
Merci de votre aide
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[invitedc31994f]

C'est une conséquence de la mécanique quantique et cela ce démontre ! n est toujours un entier naturel.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Chaque quanta d'énergie est un photon. Donc, avec le modèle des photons les sources émettent nécessairement des multiples entiers des quanta d'énergie. C'est à dire un nombre entier de photons. Quelque soit l'énergie de ces photons.
Au revoir.

[invitedc31994f]

(en effet c'est nettement plus parlant comme réponse)

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitec2e20ef6]

D'abord merci de votre réponse si rapide,
donc si j'ai bien compris l'expression "quantum" est synonyme de photon?
Lorsqu'on parle de quanta d'énergie, on parle de l'énergie portée par le photon?
Et aussi, chaquephoton ne porte pas forcément la même énergie?

[Amanuensis]

D'abord merci de votre réponse si rapide,
donc si j'ai bien compris l'expression "quantum" est synonyme de photon?
Lorsqu'on parle de quanta d'énergie, on parle de l'énergie portée par le photon?

Dans le cas d'une interaction de type électro-magnétique, oui.

(Il y a d'autres types d'interaction, et alors le quantum d'échange d'énergie n'est pas un photon.)

[invitec2e20ef6]

Et si j'ai bien compris, un quantum d'énergie n'est pas une énergie "fixée" mais une énergie qui est quelconque et portée par le photon

[doul11]

Bonsoir,

C'est une conséquence de la mécanique quantique et cela ce démontre !

ça se démontre ? un résultat expérimental ne se démontre pas, les physiciens ont construit un modèle qui décrit l'expérience, non pas le contraire.

[Amanuensis]

Et si j'ai bien compris, un quantum d'énergie n'est pas une énergie "fixée" mais une énergie qui est quelconque et portée par le photon

Oui, dans le cas de l'interaction électro-magnétique.

[invitec2e20ef6]

J'ai rencontré un problème avec un exercice de type vrai/faux , si vous pouviez m'éclairez, voici l'énoncé:

A propos de l'atome d'hydrogène:
Un apport de 11,5eV permet de faire passer un électron de la couche n=1 à la couche n=2.

Voici , mon raisonnement
pour faire passer l'électron de n=1 à n=2 , il faut fournir une énergie
E1-E2= 13,6-13,6/4=10,2 eV
pour faire passer l'électron de n=& à n=3 il faut fournir une énergie
E1-E3= 13,6-13,6/9=12,1 eV
Comme 11,5 est compris entre 12,1 et 10,2, j'aurais tendance à dire que la proposition est vrai.
Dans la correction, ils disent qu'il faudraient exactement fournier 10,2eV à l'atome, est-ve exact?

[invitedc31994f]

ça se démontre ? un résultat expérimental ne se démontre pas, les physiciens ont construit un modèle qui décrit l'expérience, non pas le contraire.

Oui historiquement c'est un résultat expérimentale. Mais on peut toujours partir des postulats de la mécanique quantique et dans le cadre de l'oscillateur harmonique montrer que ses niveaux d’énergie vérifies la relation donnée. Après approche historique ou pas, c'est un autre débat.

[invitec913303f]

Dans le cas d'une interaction de type électro-magnétique, oui.

(Il y a d'autres types d'interaction, et alors le quantum d'échange d'énergie n'est pas un photon.)

On retrouve néanmoins la constante de planck dans ces autres interactions non?

[Deedee81]

Salut,

On retrouve néanmoins la constante de planck dans ces autres interactions non?

Bien sûr, mais Amanuensis ne faisait pas alusion à ça mais au fait que tu parlais de photons.

Dans les autres interactions ce n'est pas des photons.

[invitec913303f]

Salut,



Bien sûr, mais Amanuensis ne faisait pas alusion à ça mais au fait que tu parlais de photons.

Dans les autres interactions ce n'est pas des photons.

C'est juste d'autre propriétés comme le spin ? Si oui y en à t'il d'autres?

[Deedee81]

Salut,

C'est juste d'autre propriétés comme le spin ? Si oui y en à t'il d'autres?

Ne mélangeons pas tout. Un petit topo général vaut peut-être la peine :

Il y a d'un coté les propriétés des particules. Sans être exhaustif :
- masse propre
- quantité de mouvement
- spin
- charge électrique
- charge de couleur
- charge faible
- couleur
- génération
- charge leptonique / baryonique

Certaines de ces grandeurs sont liées à des propriétés de symétrie des interactions et des particules. Mais tout n'est pas compris (on ne sait pas, par exemple, pourquoi il y a trois générations et rien que trois).

L'énergie, la quantité de mouvement et le spin sont typiquement des grandeurs reliées à des propriétés de symétrie (respectivement translation dans le temps, dans l'espace et les rotations).

Les charges sont liées à des symétries internes propres aux interactions, par exemple les équations des particules chargées comme l'électron (équation de Dirac) sont invariantes sont une transformation de chauge (ici un changement de phase) obéissant au groupe de symétrie U(1). Avec l'aide du théorème de Noether on peut associer à cette invariance une grandeur conservée qui n'est autre que la charge électrique. Mieux encore, si on veut une invariance locale (un changement de phase différent en chaque point) alors il faut introduite dans les équations un champ de jauge qui s'avère être le champ électromagnétique. J'ai toujours trouvé cela extraordinaire et très profond.

D'un autre coté il y a les interactions, chacune transmise par une particule médiatrice et liée à une charge :
- gravité - graviton (hypothétique) - énergie
- électromagnétisme - photon - charge électrique
- interaction faible - bosons intermédiaires - charge faible
- interaction forte - gluon - charge de couleur

A noter que les bosons intermédiaires W, Z sont massifs et le W a une charge électrique.

Le gluon porte aussi une charge de couleur.

Le photon est sans masse et sans charge.

Le fait que les W,Z soient massifs explique la très courte portée de l'interaction faible.

Le gluon est sans masse et l'interaction forte de portée infinie (comme l' EM et la gravité). Mais l'interaction forte est une interaction asymptotiquement libre : son intensité augmente avec la distance !!!! Cela rend impossible d'avoir une charge de couleur non nulle isolée. Cela conduit au confinement (des quarks et gluons au seins des baryons). Et l'interaction résiduelle résultante (transmise par des paires de quarks, essentiellement des mésons pi) est l'interaction nucléaire de très courte portée (le méson pi, en particulier, est massif).