diagramme d'énergie d'un atome

[mav62]

Bonsoir,
Les niveaux d'énergie d'un atome sont quantifiés, chaque atome présente des niveaux d'énergie différents (valeur et nombre différents).
Le niveau d'énergie le plus élevé noté Einfini (=0) il me semble, correspondrait à l'ionisation de l'atome. Ce niveau existe-il pour tous les atomes et comment peut-il l'atteindre ? L'atome devient-il instable à la différence du 1er niveau d'énergie où il est stable.
Concernant le diagramme d'énergie, comment fait un atome pour passer d'un niveau d'énergie supérieure à un niveau d'énergie inférieure ? Il émet un photon ? mais qu'est-ce qui déclenche le phénomène ? Pourquoi son niveau d'énergie baisse-t-il ?
Merci d'avance pour votre aide car j'ai quelques difficultés sur ce sujet.
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[albanxiii]

Bonjour,

Je répond partiellement, je laisse d'autres intervenants répondre et compléter.

Les niveaux d'énergie d'un atome sont quantifiés, chaque atome présente des niveaux d'énergie différents (valeur et nombre différents).
Le niveau d'énergie le plus élevé noté Einfini (=0) il me semble, correspondrait à l'ionisation de l'atome.

Oui, avec une nuance. Quand l'énergie de l'atome est égale à zéro, dans l'atome d'hydrogène par exemple, cela signifie que le proton et l'électron ne sont plus liés, on peut les considérer infiniment éloignés. Si l'atome a une énergie négative, cela signifie en plus que le proton et/ou l'électron ont une énergie cinétique non nulle.

Ce niveau existe-il pour tous les atomes et comment peut-il l'atteindre ?

Oui, si on fournit assez d'énergie, on peut toujours arracher un ou plusieurs électrons à un atome.

L'atome devient-il instable à la différence du 1er niveau d'énergie où il est stable.
Concernant le diagramme d'énergie, comment fait un atome pour passer d'un niveau d'énergie supérieure à un niveau d'énergie inférieure ? Il émet un photon ?

Pour faire simple, oui. Mais il me semble qu'un atome peut aussi se desexciter par collisions.

mais qu'est-ce qui déclenche le phénomène ?

C'est une très bonne question. Quand on suit un premier cours de mécanique quantique, les niveaux excités sont en théorie stables et si un atome est dans un état excité il devrait y rester indéfiniment.
En pratique, un atome n'est jamais isolé et ce sont les interactions avec l'environnement (perturbations) qui induisent la transition vers un état stable.
Du point de vue de l'electrodynamique quantique, il y a des fluctuations du vide qui jouent le rôle de cette perturbation. Mais ça fait partie des choses qu'on ne voit pas dans un premier cours de mécanique quantique.

Pourquoi son niveau d'énergie baisse-t-il ?

Parce qu'il émet de l'énergie... ???

@+

[Deedee81]

Salut,

Je répond partiellement, je laisse d'autres intervenants répondre et compléter.

Il n'y a pas grand chose à ajouter Je m'y essaie.

Pour faire simple, oui. Mais il me semble qu'un atome peut aussi se desexciter par collisions.

Egalement par le transfert à des rotations ou des vibrations moléculaires ou dans un réseau cristallin (ce qu'on peut voir aussi comme une sorte de collision).

Ou (au moins en partie) par réarrangement de la structure interne (par exemple, un électron très excité peut retomber et provoquer une légère montée de quelques autres électrons).

Parce qu'il émet de l'énergie... ???

Le processus de passage d'un état à l'autre est strictement réversible. Si ce n'est que l'émission ou l'absorption d'un photon dépend de l'environnement. En l'absence de photons à l'extérieur, difficile d'en absorber un. L'évolution est décrite par des considérations statistiques (par exemple dans le calcul de l'émission du corps noir). Cette réversibilité est d'ailleurs mise à profit dans les lasers ou le pompage optique consiste à noyer les atomes dans des photons (ou autre source d'énergie) pour forcer les électrons à monter. Dès qu'on coupe la source de pompage, les électrons ne peuvent plus faire qu'une chose : se désexciter et émettre leur rayonnement.

Dans la transition il faut effectivement distinguer deux choses : l'émission spontanée et stimulée (provoquée par un rayonnement incident de même fréquence et liée au fait que les photons sont des bosons : ils "aiment" à être tous dans le même état).

Pour la spontanée l'origine est effectivement plus compliquée. Si c'était un phénomène purement quantique, la probabilité de transition ne varierait pas d'une transition à l'autre. Or c'est extrêmement variable. Sans faire appel à l'électrodynamique quantique, il existe aussi des calculs semi-classiques (plus ou moins valables) traitant les champs électriques/magnétiques comme classique avec modification de l'équation de Schrödinger habituelle de l'atome. Mais ça reste quand même assez compliqué à calculer.

[albanxiii]

Bonjour,

Il n'y a pas grand chose à ajouter

Ah bin si, quand même Ca aurait été dommage sinon.

@+

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Je suis un incurable bavard

[albanxiii]

Et nous en profitons tous (en tout cas, moi, j'en profite)

[mav62]

Merci pour votre aide