Coloration de flammes

1. Coloration de flammes

2. Applications

3. Substances chimiques utilisées

4. Tubes à décharge (Entladungslampen)

5. Spectres d‘émission et d‘absorption • http://www.ostralo.net/3_animations/swf/spectres_abs_em.swf • http://jersey.uoregon.edu/elements/Elements.html

6. Le spectre de la lumière blanche

7. Les spectres d‘émission

8. Les spectres d‘absorption

9. Le modèle de Bohr • Niels Bohr, physicien danois, • prix Nobel en 1922

10. neutrons protons enveloppe de l‘atome noyau atomique Rappel: Le modèle de Bohr électriquement neutres chargéspositivement

11. neutrons électriquementneutres protons chargéspositivement enveloppe de l‘atome noyau Le modèle de Bohr Couche K électrons chargés négativement couche L couche M

12. Le modèle de Bohr Nombre maximal d‘électronsde la couche n = 2 * n 2

13. 13 14 Exemple: Modèle de Bohr de Al 27 nucléons - Dont 13 protons, donc aussi 13 électrons pour garantir l‘électroneutralité. 14 neutrons Couche K max. 2 e- Couche L max. 8 e- Couche M: Il reste 3 e- à placer La couche M est la couche de valence

14. Buts du modèle de Bohr • Le modèle de Bohr permet d‘expliquer les spectres de raies et de calculer les longueurs d‘onde des raies pour des atomes très simples.

15. Postulats de Bohr • Seulement des orbites bien définies sont permises à la circulation de l’électron

16. Postulats de Bohr • A chaque orbite correspond un niveau énergétique bien défini; aussi longtemps que l’électron séjourne sur une orbite déterminée, son énergie reste constante

17. Postulats de Bohr • En sautant d’une orbite sur une autre, l’électron échange avec le milieu ambiant la différence en énergie entre les niveaux énergétiques

18. Application • Le modèle de Bohr permet d’expliquer le spectre d’émission et d’absorption de l’atome d ’hydrogène • http://www.physics.uoguelph.ca/applets/Intro_physics/kisalev/java/atomphoton/index.html • http://www.colorado.edu/physics/2000/quantumzone/bohr.html

19. Absorption E E4 E3 E2 E1 L’électron se trouve dans l’état fondamental

20. Absorption E E4 excitation chaleur, lumière, décharge électrique E3 E2 E1 L’électron se trouve dans l’état fondamental

21. Absorption E E E4 E4 excitation chaleur, lumière, décharge électrique E3 E3 E2 E2 E1 E1 L’électron se trouve dans l’état fondamental L’électron se trouve dans un état excité

22. Absorption E E Energie reçue par l’électron: E = E4 - E1> 0 E4 E4 excitation chaleur, lumière, décharge électrique E3 E3 E E2 E2 E1 E1 L’électron se trouve dans l’état fondamental L’électron se trouve dans un état excité

23. Emission E E4 E3 E2 E1 L’électron se trouve dans un état excité

24. Emission E E4 désexcitation émission de lumière E3 E2 E1 L’électron se trouve dans un état excité

25. Emission E E E4 E4 désexcitation émission de lumière E3 E3 E2 E2 E1 E1 L’électron retourne dans l’état fondamental L’électron se trouve dans un état excité

26. Emission E E Energie cédée sous forme de lumière: E = E1 - E4 < 0 E4 E4 désexcitation émission de lumière E3 E3 E E2 E2 E1 E1 L’électron retourne dans l’état fondamental L’électron se trouve dans un état excité

27. Simulation: Le modèle de Bohr de H • http://www.walter-fendt.de/ph11f/bohrh_f.htm

28. Niveaux énergétiques pour H http://phys.educ.ksu.edu/vqm/free/h2spec.html

29. Spectroscopie d‘absorption

30. Inversion de population

31. LASER http://www.physics.uoguelph.ca/applets/Intro_physics/kisalev/java/laser/index.html

32. Limites du modèle de Bohr Le principe d’incertitude de Heisenberg

33. Limites du modèle de Bohr • L’énergie des orbites pour des atomes qui comportent plus d’un électron ne peut pas être calculée. • Si l’échantillon est placé dans un champ magnétique, son spectre d’émission présente de nombreuses raies qui ne peuvent pas être expliquées par le modèle de Bohr.

34. Le principe d’incertitude de Heisenberg • Le principe d’incertitude de Heisenberg interdit de connaître avec précision à la fois la position et la vitesse d’une particule de faible masse • Relation entre l’incertitude sur la position et sur la vitesse d’une particule:

35. Application numérique • Si on admet une incertitude de 1000 m/s sur la vitesse de l‘électron, calculer l‘incertitude sur sa position.

36. Solution • Pour connaître la position d‘un électron dans un atome, il faut le préciser à au moins à 10-11 m près, comme le rayon de l‘atome est de l‘ordre 10-10 m. • Or selon le principe d‘incertitude de Heisenberg, on ne peut avoir une meilleure précision que 10-8.

37. Limites du modèle de Bohr • Dans le domaine de l’infiniment petit, il est impossible d’accéder « par principe » à un certain nombre d’informations. • Tout ce qu’on ne connaît pas par principe n’a aucune signification scientifique. Il faut développer un nouveau modèle atomique dans lequel on tient compte du fait que l’on ne peut pas localiser l’électron sur une orbite bien définie. =>Introduction du nuage électronique.