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électron et noyau



  1. #1
    joshua_fr

    Bonjour à tous et à toutes,
    voilà, la semaine dernière nous parlions mon amie et moi des atomes, leur constitution, etc ... et elle me posa la question suivante : 'Pourquoi l'électron tourne-t-il autour du noyau ?'. Là dessus je lui réponds que l'électron compense l'attraction électro-magnétique que lui inflige les protons du noyau par un effet d'inertie, un peu comme la Lune contre l'attraction gravitationnelle de la Terre. Mais elle me renvoie : 'D'accord, mais qu'est-ce qui le fait tourner?'. Je suis resté perplexe. Je me suis fais depuis une théorie, mais avant de passer pour un idiot, j'aimerai avoir vos avis.
    Merci.

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  3. #2
    NjP85

    C facile :

    L'électron tourne autour du noyau car la force coulombienne F1 qui l'attire vers le noyau (F1=q²/(4*pi*Eo*r²)) et égale à la force centripête F2 qui l'attire vers l'exterieur (F2=m*v²/r).

    Ceci montre que l'électron est en orbite autour du noyau., donc, il a une vitesse v=... (à démontrer avec les formules précédentes + la condition de Bohr => mv²r=nh/(2*pi)).

    Il faut prendre le modèle de l'atome comme celui d'une structure planetaire avec, par exemple, la Terre avec sa Lune, qui gravite autour. Sauf qu'ici, c le noyau qui réprésente la Terre, et l'électron la Lune.

    J'espère avoir répondu à ta question

    Légende :

    n : numéro de l'orbite
    h : constante de Plank => 6.64 10^-34 J/s
    m : masse de l'électron => 9.109 10^-31 kg
    r : rayon Noyau-Electron
    v : vitesse de l'électron
    Eo : permitivité du vide => 8.85 10^-12 F/m
    q : charge de l'électron => 1.6 10^-19 C

  4. #3
    Coincoin

    Ce qui fait qu'un électron ou un satellite se met en orbite, c'est sa vitesse initiale. Si tu lâches une pierre, elle tombera directement, par contre si tu la jettes très fort (à plus de 11.2 km/s, donc faut un peu d'entraînement ), elle se mettra en orbite (et si tu la jettes encore plus fort, elle se libérera de l'attraction terrestre)

  5. #4
    Neutrino

    et euh... la physique quantique ne dit pas que l'électron a une probabilité de présence et non une orbite?

    je me dis que si l'électron orbite vraiment, comme il est une charge électrique en mouvement, il émet un champs magnétique. ca voudrait que progressivement l'atome perd de l'énergie...
    Neutrino

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    Coincoin

    Si, si... mais là on a pris le modèle de Bohr (modèle planétaire), et puis la question vaut aussi pour la Lune et la Terre.

  8. #6
    Max

    Oui, cette model de l'electron tournant autour du noyau est bien celui de Bohr, qui rappelons-le n'est qu'une grossiere approximation de ce qui se passe reelement.
    D'ailleur, ce model planetaire ne decrit pas les conditions initiales, mais juste les etats a l'equilibre d'un electron unique dans le champ coulombien d'un proton en faisant la supposition que ce premier est en orbite circulaire (ou elliptique, c.f. sommerfeld) autour du noyau.

    Max

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  10. #7
    sai

    je crois que la reponse a qu'est ce qui le fait tourner? pourrait etre la temperature!
    en effet, au zero absolu, plus de mouvement quel qu'il soit!
    si on remonte un peu la temperature, pouf les electrons se remettent a bouger car ils chopent de l'energie et qu'il faut bouger pour la dissiper!
    Lao Tseu a dit:" quand la riviere coule; les rochers se lavent" .... comprenne qui pourra!

  11. #8
    Max

    >Sai,

    Non, on ne peut pas repondre cette question dans le cadre de l'atomistique, pour la simple raison qu'aux echelles atomiques l'electron ne tourne pas autours du noyau, et ne le peut absolument pas du fait de "l'etalement" de sa fonction d'onde associee(cf. principe d'incertitude d'Einsenberg). En d'autre terme, a cause du fait que l'electron ne peut plus etre considere comme un objet ponctuel et deterministe aux echelles microscopiques!

    L'image "planetaire" dont vous discutez ici n'existe que dans le cadre du model de Bohr-Sommerfeld qui part justement du postulat que l'electron tourne autours du noyau afin que ce dernier puisse se trouver sur une orbite stable. La validite de cette theorie se limite justement a ce postulat, ce qui empeche tout raisonnement logique quand a l'origine de ce mouvement orbital car on sortirait de cette limite.

    Maintenant, si vous voulez absolument decrire le comportement des particules a l'echelle microscopique avec une physique macroscopique ...

    en effet, au zero absolu, plus de mouvement quel qu'il soit!
    Non! Au zero absolu, tout les systems (atomes, molecules) se trouvent dans leur etat energetique minimal .. qui est tout sauf nul . Il existe encore un mouvement residuel (infinitsimal, certe) au zero absolu.

    A++

    Max

  12. #9
    sai

    je n'ai jamais dit que l'electron tournait autour du noyau au sens planetaire! je sais bien que n'est qu'une approximation tres grossiere!
    mes cours de meca Q sont loin, mais pas a ce point la!

    mais je pensais qu'au zero absolu il n'y avait plus aucun mouvement...
    Lao Tseu a dit:" quand la riviere coule; les rochers se lavent" .... comprenne qui pourra!

  13. #10
    Max

    La validite de cette theorie se limite justement a ce postulat, ce qui empeche tout raisonnement logique quand a l'origine de ce mouvement orbital car on sortirait de cette limite.
    Plus clairement, le cadre de la theorie de Bohr-sommerferld permet d'expliquer la forme elliptique et circulaire des orbites stables.. mais part de la supposition de depart que ces electrons bouge.
    En revanche il n'explique pas du tout l'origine du mouvement des electrons. Le postulat que ces electrons bouge est necessaire a ce que cette theorie soit valide (plus ou moins), mais si on questionne l'origine de ce mouvement, alors on sort totalement du cadre deterministe de B-S qui est precisement celui dans lequel vous vous trouvez en ce moment ...

    C'est pour cela que l'on ne peut repondre a cette question (elle n'a pas de sens en fait), et c'est aussi pourquoi Bohr n'est pas parti d'une hypothese impliquant un electron au repos ou hors de l'emprise d'un noyau afin d'expliquer le spectre d'emission de l'atome d'hydrogene.

    A++

    Max

  14. #11
    joshua_fr

    Max < Merci de me rappeler les cours de physique si rapidement oubliés (sic ! que je vieilli ). Cependant même dans le principe d'Eisenberg, l'électron et le proton sont toujours de charge opposée. Qu'est-ce qui fait que l'électron ne vienne toujours pas se coller au proton?

  15. #12
    Rincevent

    Cependant même dans le principe d'Eisenberg, l'électron et le proton sont toujours de charge opposée. Qu'est-ce qui fait que l'électron ne vienne toujours pas se coller au proton?
    dans un cadre de pensee Newtonien (ou une particule est un point), c'est ce qui a deja ete dit: la vitesse initale de la particule (cf la Lune qui ne tombe pas sur la Terre alors que les pommes le font assez souvent).

    Mais des que tu parles de particules quantiques, la question n'a aucun sens: un electron quantique n'a pas de position (et pas plus de trajectoire) tant que tu ne la mesures pas. En revanche, des que tu fais une mesure, tu peux le trouver n'importe ou, meme a l'autre bout de l'Univers ou a l'interieur du noyau (si tu as le matos pour le trouver dans chacun de ces endroits ). Simplement, les probabilites de le trouver loin des positions des orbites de Bohr sont faibles et c'est pour ca qu'en pratique on "observe" les electrons pres de celles-ci, ce que l'on resume par une sorte d'abus de langage en disant que les electrons sont sur des "orbites" autour des noyaux. Mais il ne faut pas oublier: une particule quantique n'est pas une particule ponctuelle situee dans l'espace.

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  17. #13
    Neutrino

    Donc en fait il y a toujours la charge de l'électron et du proton mais la force électrique n'existe pas?
    Neutrino

  18. #14
    monnoliv

    L'image "planetaire" dont vous discutez ici n'existe que dans le cadre du model de Bohr-Sommerfeld qui part justement du postulat que l'electron tourne autours du noyau afin que ce dernier puisse se trouver sur une orbite stable.
    Je trouve d'ailleurs scandaleux qu'on continue à enseigner ce modèle dans les écoles, on devrait purement l'oublier. Et si le prétexte à son enseignement est qu'il est simple, et bien alors qu'on enseigne RIEN plutôt que ce machin faux et dépassé (laissons cela aux historiens des sciences) qui ne fait que créer de la confusion dans les esprits.
    Maintenant, pour reprendre la question de joshua_fr, supposons un électron libre projeté au voisinage d'un proton (noyau de l'hydrogène). Que se passe-t'il? L'électron s'effondre t'il sur le noyau ?
    Bàv,
    Ne soldez pas grand mère, elle brosse encore.

  19. #15
    Jedeki

    Je croyais que le modèle de Bohr avec ses petits électrons-planète ne fonctionnais pas: la force électromagnétique et la vitesse de rotation ne sont pas suffisantes pour maintenir les électrons en orbite qui s'effondrent sur le noyau.

    PS: pauvre Heisenberg !
    2+2=4.17985

  20. #16
    Rincevent

    Donc en fait il y a toujours la charge de l'électron et du proton mais la force électrique n'existe pas?
    la notion de force est un concept purement Newtonien (qui si on regarde bien n'est pas defini tres clairement comme Newton en etait conscient). Ce qui persiste dans la physique moderne est la notion d'interaction. Histoire de montrer que cela n'est pas qu'un jeu de mot, l'explication un peu plus technique est la suivante: une energie potentielle est un truc qui se generalise aisement autant en physique quantique qu'en physique relativiste, alors que pour les forces, on est embete dans les deux cas... Donc tu gardes tes charges electriques et l'energie qui resulte de leur interaction, mais tu oublies la notion de force.

    Je trouve d'ailleurs scandaleux qu'on continue à enseigner ce modèle dans les écoles, on devrait purement l'oublier. Et si le prétexte à son enseignement est qu'il est simple, et bien alors qu'on enseigne RIEN plutôt que ce machin faux et dépassé (laissons cela aux historiens des sciences) qui ne fait que créer de la confusion dans les esprits.
    en faisant comme ca, j'ai peur que tu ne puisses aller tres loin: la physique (et la science de maniere generale) se contente de faire des modeles pour essayer de decrire le comportement du monde. Mais tu ne pourras jamais faire que des modeles, et ils seront donc toujours tous faux dans certaines limites... j'ai peur que la "veracite" dont tu parles soit une utopie et que la question releve plus de la metaphysique que de la physique.

    par ailleurs, les modeles simples ont ceci d'agreable... qu'ils sont simples

    nul besoin de sortir toute l'artillerie de la theorie quantique des champs pour etudier un p'tit atome d'hydrogene tout bete... pourtant meme la description quantique (non relativiste et ne reposant pas sur des champs) est "fausse"...

    mes deux conclusions sur ta remarque sont donc:

    - il faut commencer par enseigner le plus simple (s'il rend compte de phenomenes existant reellement) avant de passer au complique sinon tu perds tout le monde en route (et ne sais meme pas vraiment par ou commencer)
    - lorsque tu n'enseignes pas mais etudies un phenomene physique, il est toujours de bon ton d'utiliser la modelisation la plus simple qui marche dans les conditions ou se trouve le systeme en question... enfin, sauf si tu es maso...

    pour reprendre la question de joshua_fr, supposons un électron libre projeté au voisinage d'un proton (noyau de l'hydrogène). Que se passe-t'il? L'électron s'effondre t'il sur le noyau ?
    la reponse Newtonienne a cette question est "sauf si tu choisis extremement precisement la vitesse initiale de ton electron et reussis a le mettre en orbite autour du proton, tu vas observer une deviation de l'electron par le noyau. C'est l'experience de diffusion de Rutherford qui a mis en evidence le fait que les atomes sont formes d'un noyau et de beaucoup de vide autour". Et la reponse quantique a cette question: "un electron est jamais libre"...

    Je croyais que le modèle de Bohr avec ses petits électrons-planète ne fonctionnais pas:
    c'est un modele qui marche tres bien dans certaines limites (qui sont moins vastes que celles de l'atome quantique plus general mais plus vastes que celle de l'atome Newtonien de Coulomd)... comme tout modele, il ne faut pas l'utiliser la ou il n'est plus valable.

    la force électromagnétique et la vitesse de rotation ne sont pas suffisantes pour maintenir les électrons en orbite qui s'effondrent sur le noyau.
    tu obtiens ce resultat (l'instabilite) si tu raisonnes avec un modele de Bohr pour l'atome et un modele Newtonien pour le champ electromagnetique. Ca te dit donc juste que tu n'as pas le droit d'utiliser les deux ensemble de cette facon.

  21. #17
    monnoliv

    Rincevent merci pour ta réponse,

    Je suis évidemment d'accord avec toi en ce qui concerne les modèles, ils sont tous faux dans l'absolu, cependant certains sont moins faux que d'autres et tant qu'à faire, apprenons avec les images d'un bon modèle (on est pas obligé de balancer des équations, un apprentissage qualitatif à l'école me semble suffisant).

    - il faut commencer par enseigner le plus simple (s'il rend compte de phenomenes existant reellement) avant de passer au complique sinon tu perds tout le monde en route (et ne sais meme pas vraiment par ou commencer)
    Je préfère ne rien savoir plutôt que d'apprendre un modèle dont on va me dire deux ans après qu'il est faux. A cause de ce modèle, on a plus de peine à se représenter correctement ce qu'est un électron (enfin, c'est mon avis).

    Et la reponse quantique a cette question: "un electron est jamais libre"...
    Là, je ne suis pas d'accord. La mécanique quantique est un modèle comme un autre. Si j'éloigne suffisamment un électron de toute autre forme de matière on pourra le considérer comme libre. Je ne suis pas d'accord avec ceux qui disent qu'il y a probabilité de trouver un électron aussi bien à trois kilomètres de son atome qu'autour de celui-ci. C'est appliquer le modèle là où il n'est plus d'application. Pour moi, la proba de trouver un e- à 3 km de son noyau c'est 0 (mais je ne suis pas un fin physicien, y a sans doute des théories que je ne connais pas).

    Bàv,
    Ne soldez pas grand mère, elle brosse encore.

  22. #18
    Rincevent

    Rincevent merci pour ta réponse,
    you're welcome

    un apprentissage qualitatif à l'école me semble suffisant)
    le probleme c'est qu'en math ou physique, tu as parfois du mal a faire qualitatif sans faire inexact...

    A cause de ce modèle, on a plus de peine à se représenter correctement ce qu'est un électron (enfin, c'est mon avis).
    on ne peut pas se le representer correctement sans faire appel a des notions mathematiques tres poussees (et ca ne sera de toutes facons pas rigoureusement correct)

    Si j'éloigne suffisamment un électron de toute autre forme de matière on pourra le considérer comme libre.
    essaie de definir la notion de distance entre deux objets qui n'ont pas de positions bien definies...

    C'est appliquer le modèle là où il n'est plus d'application. Pour moi, la proba de trouver un e- à 3 km de son noyau c'est 0 (mais je ne suis pas un fin physicien, y a sans doute des théories que je ne connais pas).
    rigoureusement, ce n'est pas zero. D'ailleurs, pour illustrer brievement l'importance du fait que ce n'est pas rigoureusement zero, il suffit de regarder la radioactivite alpha. Elle repose en effet sur le principe selon lequel une particule alpha (un ion fait de deux protons et deux neutrons) est initialement piegee a l'interieur du potentiel nucleaire fort du noyau auquel elle appartient. Or, cette particule alpha n'etant pas newtonienne, elle a une probabilite non-nulle de ne pas etre a l'interieur du noyau (meme si le noyau peut etre considere comme entoure de murs energetiques presque infiniment hauts). Et lorsque le reste du noyau s'apercoit de cette tendance a vouloir etre ailleurs de la particule alpha, tu obtiens un noyau qui se desintegre en emettant une particule alpha qui est passee dehors par effet tunnel...

    c'est ainsi que l'on nomme cette propriete quantique des particules (electrons ou non) de pouvoir se retrouver ou bon leur semble... propriete qui est utilisee dans les microscopes a effet tunnel comme leur nom l'indique (et aussi dans certaines diodes). Bref, tout ca pour dire: meme si tu veux pas, tu ne peux pas dire que ton electron est bien localise. Pour ce qui est de dire qu'il est libre, je plaisantais: selon les conditions, tu peux le dire autant en physique newtonienne qu'en physique quantique. Simplement, dans le cas quantique tu parles d'un objet que tu ne peux pas localiser avec certitude, ce qui rend la question un brin plus complexe...

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  24. #19
    joshua_fr

    Merci pour toutes ces réactions ...
    Maintenant j'ai 3 questions qui me viennent à l'esprit :
    1 - Comment arriver à faire comprendre à mon amie le principe d'incertitude sans eveiller en elle une envie de prendre de l'aspirine ?
    2 - Pour suivre ma question initiale et en parlant simplement : pourquoi se trouve-t-il là et pas ailleurs, et toujours pourquoi ne vient-il pas se coller au proton?
    3 - En reprennant ce que dit Rincevent, on oublie les forces et on garde les énergies. Alors comment ce fait-il que l'électron 'garde' toujours la même énergie, soit pourquoi revient-il sur son état fondamental après excitation? Je veux bien qu'il existe pleins d'équations pour d'écrire le phénomène, j'en ai bouffé des kilos à la fac, mais concrètement, en savons nous quelque chose?

  25. #20
    Neutrino

    pourquoi un pourquoi? C'est le monde tel qu'il nous apparaît si on y est préparé, les choses se passent comme ça. S'il y a une explication qui fonde plus profondément la théorie alors on pond une nouvelle théorie pour inclure les nouvelles données.
    Neutrino

  26. #21
    monnoliv

    rigoureusement, ce n'est pas zero. D'ailleurs, pour illustrer brievement l'importance du fait que ce n'est pas rigoureusement zero, il suffit de regarder la radioactivite alpha. Elle repose en effet sur le principe selon lequel une particule alpha (un ion fait de deux protons et deux neutrons) est initialement piegee a l'interieur du potentiel nucleaire fort du noyau auquel elle appartient. Or, cette particule alpha n'etant pas newtonienne, elle a une probabilite non-nulle de ne pas etre a l'interieur du noyau (meme si le noyau peut etre considere comme entoure de murs energetiques presque infiniment hauts). Et lorsque le reste du noyau s'apercoit de cette tendance a vouloir etre ailleurs de la particule alpha, tu obtiens un noyau qui se desintegre en emettant une particule alpha qui est passee dehors par effet tunnel...
    J'ai failli prendre cet exemple pour appuyer mes propos ! J'ai aussi appris l'effet tunnel et ses applications. Eh bien justement, dans un tel microscope à quelle distance crois-tu que l'aiguille (je ne connais pas le nom exact) se situe par rapport à l'échantillon ? Une distance ridiculement faible, c'est à dire "juste assez" pour que l'effet tunnel se produise.

    ...tu obtiens un noyau qui se desintegre en emettant une particule alpha qui est passee dehors par effet tunnel...
    elle ne revient jamais que je sache, donc il s'agit d'une "libération" de particule (peu importe si c'est par effet tunnel ou non), sa position moyenne est changée, c'est un autre problème.

    essaie de definir la notion de distance entre deux objets qui n'ont pas de positions bien definies...
    Sans problème,
    Distance entre deux particules: distance entre les positions moyennes de ces particules.

    Chouette débat

    Concernant la question 1. de joshua_fr, j'ai envie de dire qu'il n'y a rien à comprendre, c'est un fait (un principe).
    La question 2 me laisse perplexe (répulsion atomique ?).
    La quextion 3: Il y a un principe en physique (jamais mis en défaut à ma connaissance) qui veut qu'un système adopte la plus basse énergie si il a le choix entre plusieurs configurations énergétiques (à noter que l'effet tunnel ne viole pas ce principe).

    Bon, tout ça pour continuer le débat...
    Ne soldez pas grand mère, elle brosse encore.

  27. #22
    joshua_fr

    pourquoi un pourquoi?
    parce que
    Parce que je ne suis pas physicien, j'ai simplement des notions sur des questions et des questions sur ces notions. Le 'pourquoi' a fait avancer la science et l'humanité, mais maintenant j'ai l'impression qu'on ne le pose plus, on ne fait que le subir ou du moins analyser les conséquences en résultant.

  28. #23
    joshua_fr

    La question 2 me laisse perplexe (répulsion atomique ?)
    Arf, tout part de là

  29. #24
    Rincevent

    1 - Comment arriver à faire comprendre à mon amie le principe d'incertitude sans eveiller en elle une envie de prendre de l'aspirine ?
    tu peux toujours essayer de lui dire un truc comme "voir c'est toucher avec de la lumiere. Donc pour voir, il faut toucher. Et quand on touche ca perturbe un peu le systeme. Ce qui fait qu'il n'est jamais comme avant qu'on le regarde et qui explique grossierement pourquoi on ne peut jamais vraiment tout connaitre sur un systeme, car on doit le regarder pour cela et ca le change inevitablement"...

    c'est un peu l'idee, meme si pas rigoureusement... m'enfin, prepare l'aspirine au cas ou...

    2 - Pour suivre ma question initiale et en parlant simplement : pourquoi se trouve-t-il là et pas ailleurs, et toujours pourquoi ne vient-il pas se coller au proton?
    pour qu'il soit "colle" au proton, il faut qu'il soit immobile par rapport a ce proton, ce qui veut dire que l'on connaitrait alors parfaitement et sa vitesse et sa position, et ca, Heisenberg il aime pas...

    honnetement, ca fait partie de la reponse, mais la seule correcte, c'est "un electron n'est pas une particule ponctuelle au sens Newtonien et il ne peut pas etre localise en un seul endroit"...

    Alors comment ce fait-il que l'électron 'garde' toujours la même énergie, soit pourquoi revient-il sur son état fondamental après excitation?
    deux choses (dont un argument deja donne plus haut):
    - la "Nature" aime minimiser l'energie des systemes. Donc si un truc peut perdre de l'energie (en la donnant a un autre systeme), il va le faire et se retrouver dans l'etat d'energie le plus bas. En fait, tu peux reinterpreter ca en disant que la Nature aime le desordre: elle prefere mettre un peu d'energie partout (dans le systeme et aussi ailleurs) plutot que de bien ranger toute l'energie au meme endroit. Ca s'appelle le second principe de la thermodynamique. Mais si tu le regardes d'un point de vue statistique, ca veut juste dire que si tu as deux systemes (ou plus) qui peuvent contenir une certaine quantite totale d'energie, le plus probable est que cette energie soit repartie entre les deux systemes. Et ca se generalise: si tu as plein de systemes, l'etat le plus probable est celui ou l'energie se repartie entre un max de systemes.

    - l'energie est conservee mais seulement classiquement: quantiquement, tu peux violer la conservation de l'energie, mais pas longtemps. C'est pourquoi meme une particule piegee dans un puit de potentiel peut se retrouver n'importe ou a un moment donne. Y rester est un autre probleme.

    (...) dans un tel microscope à quelle distance crois-tu que l'aiguille (je ne connais pas le nom exact) se situe par rapport à l'échantillon ? Une distance ridiculement faible, c'est à dire "juste assez" pour que l'effet tunnel se produise.
    mais l'aiguille est un objet macroscopique. Une particule libre peut se retrouver bien plus loin. Et d'ailleurs, si tu connais parfaitement l'energie d'une particule, alors tu ne connais absolument pas sa position, si ce n'est qu'elle est dans le domaine ou l'energie peut prendre cette valeur. Ainsi, une particule libre dont tu connais parfaitement la vitesse peut etre n'importe ou dans l'espace.

    je suis d'accord avec toi: un objet macroscopique va pas se retrouver a l'autre bout de l'univers dans les trente secondes (la probabilite etant non-nulle, il va le faire, c'est sur: mais pour voir ca il faut attendre une duree superieure de tres loin a l'age de l'Univers, donc...). Mais le cas des particules est different.

    Distance entre deux particules: distance entre les positions moyennes de ces particules.
    prends deux particules quantiques sans interaction. Dans ce cas la position moyenne de chacune d'entre elle peut etre completement indefinie, tout depend de la precision que tu as sur la vitesse. Donc la distance moyenne...

    Parce que je ne suis pas physicien, j'ai simplement des notions sur des questions et des questions sur ces notions. Le 'pourquoi' a fait avancer la science et l'humanité, mais maintenant j'ai l'impression qu'on ne le pose plus, on ne fait que le subir ou du moins analyser les conséquences en résultant.
    c'est pas completement vrai, je crois que passer trop de temps a chercher le pourquoi peut aussi faire reculer la science: la theorie de Newton est bourree de "pourquoi" restes sans reponses. Newton en etait conscient mais il savait que le pourquoi sort de la physique pour etre dans la metaphysique. Il savait que pour developper sa theorie et faire avancer les choses, il fallait avant tout reflechir au comment. Le pourquoi, on se le pose toujours. Mais il faut savoir le mettre de cote dans une demarche scientifique. Ou alors il s'agit de changer d'approche et de considerer que la nature a des buts precis...

    enfin, la je parlais du "pourquoi fondamental", celui que l'on repousse jusqu'a la cause ultime qui elle est metaphysique. Car la tendance actuelle repond a certains pourquois, puisqu'elle est de se dire "la Nature suit certaines lois, le mieux que je peux faire c'est expliquer le pourquoi de certains phenomenes grace a ces lois. Mais le pourquoi de ces lois reste pour moi un mystere" (la question de "l'existence des lois" etant deja une sorte d'acte de foi).

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  31. #25
    Cécile

    Est-ce qu'on peut dire la chose suivante ?
    l'énergie d'un électron autour d'un noyau est quantifiée et non nulle. Donc l'électron ne peut pas tomber sur le noyau, car comme l'explique Rincevent, on connaîtrait parfaitement sa position (sur le noyau) et sa vitesse (nulle), ce qui est interdit par le principe d'Heisenberg. Donc l'électron a une vitesse, qui l'oblige à "tourner" autour du noyau car il est malgré tout lié à ce noyau.
    Je ne sais pas si c'est plus clair et je ne sais même pas si c'est juste.

  32. #26
    joshua_fr

    Quand je parlais de retour à l'état fondamental, je voulais soulever le fait que si on donne de l'énergie à un électron, il va s'éloigner du noyau, puis y revenir. Lui en donner suffisament le fera 'sortir' du champ d'attraction du noyau. Maintenant, je comprends que le noyau attire l'électron du fait des charges électriques opposées, mais pas que l'électron reste assez éloigné puisque comme ce n'est pas un objet ponctuel, il ne doit pas être soumis aux forces centripètes ou autre. J'ai l'impression qu'il existe deux sortes de champs entre le noyau et l'électron, qui jouent un peu comme un élastique. Une qui tend à rapprocher les deux (magnétique) et une autre répulsive (?).

  33. #27
    Rincevent

    l'énergie d'un électron autour d'un noyau est quantifiée et non nulle.
    en fait, puisque l'energie totale est cinetique + potentielle, il est mieux de parler de l'energie du systeme "proton+electron" plutot que de celle de l'electron. En se placant dans le referentiel lie au proton, on se debarrasse de la contribution cinetique resultant du mouvement du proton, et on a donc

    energie du systeme = energie cinetique de e- + energie potentielle electrique

    Or, l'energie potentielle est inversement proportionnelle a la distance entre les particules. Ainsi, plus l'electron est loin du proton, plus l'energie peut etre faible (le cas limite etant quand l'e- est a l'infini: l'energie potentielle est nulle, le systeme n'etant plus lie).

    Pourquoi cette remarque? jusque parce que c'est plus ou moins une autre raison (passee sous silence jusque la) pour laquelle l'e- ne se retrouve pas au meme endroit que le proton: l'energie potentielle du systeme deviendrait infiniment negative ce que la nature aime pas trop non plus car pour former un tel truc a partir d'une particule qui a initialement une energie finie, il faudrait que l'energie cinetique devienne infiniment positive... (tout ca n'etant exact que dans le modele approximatif ou le proton est traite comme une particule fondamentale, ce qui est faux, mais marche pas trop mal, puisque l'on sait qu'il est constitue de quarks).

    Par ailleurs, dire que l'energie cinetique deviendrait infiniment positive signifie que l'electron arriverait a tres grande vitesse pres du proton et s'en eloignerait donc aussitot.

    autre remarque sur cette ecriture de l'energie totale comme une somme d'energie: l'etat naturel qui est a vitesse non-nulle (energie cinetique non-nulle) et distance non-nulle du proton (energie potentielle finie) peut etre considere comme une autre illustration du fait que la Nature aime bien repartir l'energie entre tous les trucs mis en jeu.

    Quand je parlais de retour à l'état fondamental, je voulais soulever le fait que si on donne de l'énergie à un électron, il va s'éloigner du noyau, puis y revenir. Lui en donner suffisament le fera 'sortir' du champ d'attraction du noyau. Maintenant, je comprends que le noyau attire l'électron du fait des charges électriques opposées, mais pas que l'électron reste assez éloigné puisque comme ce n'est pas un objet ponctuel, il ne doit pas être soumis aux forces centripètes ou autre. J'ai l'impression qu'il existe deux sortes de champs entre le noyau et l'électron, qui jouent un peu comme un élastique. Une qui tend à rapprocher les deux (magnétique) et une autre répulsive (?).
    celle qui tend a les approcher est electrique plutot que magnetique (pour etre sur d'avoir raison, faut dire electromagnetique ). Quant a celle que tu consideres comme repulsive, c'est en effet l'inertie. Mais plutot que de parler de champ, il vaut mieux parler d'energies: celle qui veut approcher est potentielle et coulombienne. Celle qui "veut eloigner" est cinetique (et ne derive donc absolument pas d'un champ).

    mais comme tu dis, l'idee est la: la nature cherche un compromis entre ces deux contributions (ou similairement entre delta x et delta p dans la relation d'Heisenberg) et elle ne choisit donc pas un cas extreme comme solution, mais bien un truc entre les deux: pas trop loin et pas trop immobile.

  34. #28
    joshua_fr

    Tu parles d'une énergie cinétique sur un électron qui tu l'as dis plus haut n'est pas ponctuel ! Tu le défini où alors son centre de gravité avec les lois que tu édiques ?
    J'admets assez facilement que des systèmes macroscopiques tel que la Lune puisse tourner autour de la Terre (et la Terre dans une moindre mesure autour de la Lune) du fait de l'énergie potentielle qu'elles ont accumulées lors de leur création soit restituées (cinétique) pour contrer la gravité. Mais que des milliards de milliards d'électrons tournent autour de leur noyau pour juste pas 'tomber' dessus et qu'on dise qu'ils ont une énergie cinétique (potentielle ?) qui vient d'on ne sait où, là j'ai du mal.

  35. #29
    joshua_fr

    Autre question (vous le dites si je vous prends la tête avec mes questions, mais ca me turlupine) : Imaginons qu'on prenne un électron avec des pincettes (j'ai dis on imagine) et qu'on le lache (sans élan, donc sans énergie cinétique de départ ) tout près d'un noyau, en dessous de la première couche d'énergie normallement admise pour un électron. Que fait l'électron? Remonte-t-il sur sa couche est commence à tourner tout seul, ou il 'tombe' sur le noyau?

  36. #30
    Jeremy

    Tu traites l'éléctron de manière corpusculaire, alors que pres de l'atome il est plutot de nature ondulatoire.

    Est ce qu'on pourrait imaginer l'éléctron comme une boule d'eau, lorsqu'il tombe sur le noyau il se répartit sur sa surface ? c'est juste une idée comme ca ...

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