Quantification de l’énergie de l’atome d’hydrogène

Spectre de l’atome d’hydrogène A) Quantification du spectre de l’atome d’hydrogène

Spectre d’une source lumineuse : [pic] On peut avoir un spectre continu (lampe thermique, soleil), ou un spectre de raies (discontinues, lampe à sodium ou mercure-cadmium)

Le spectre de l’hydrogène est un spectre de raies, qu’on a regroupées par séries : Lyman (UV), Balmer (Visible), Paschen, Brackett (IR)…

La position de toutes les raies s’obtient par une formule simple, la formule de Rydberg-Ritz : [pic] (où n et m [pic] et tels que [pic]) [pic] : constante de Rydberg Remarque : Pour [pic], on retrouve la série de Lyman Pour [pic], la série de Balmer…

B) Interprétation du spectre de l’hydrogène

Niels Bohr a posé deux affirmations : Postulat mécanique : L’électron de l’atome d’hydrogène ne possède qu’un nombre limité d’états accessibles. Chaque état possède une énergie invariante (quantification des niveaux d’énergie de l’hydrogène) Postulat optique : La transition entre deux états accessibles s’accompagne de l’absorption ou de l’émission d’un photon d’énergie égale à la différence de l’énergie des deux états. [pic] Il y a ici une transition d’un état d’énergie élevée vers un état d’énergie plus faible. Il y a émission d’un photon d’énergie [pic]. ([pic]) Inversement : [pic] Ici, un photon est absorbé.

On considère l’émission d’un photon : [pic] On peut l’interpréter comme une transition entre l’état initial (m) d’énergie [pic] et l’état final (n) d’énergie [pic].

C) Diagramme des niveaux d’énergie de l’atome d’hydrogène

Les états sont indexés par [pic], d’énergie [pic]/ Pour [pic] : [pic] : c’est l’état fondamental Les états [pic]