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Chapitre 4:
Interaction lumière-matière
Max Planck (1858-1947) et Albert Einstein (1879-1955) en 1929
La catastrophe ultraviolette de la théorie classique
(non quantique de Rayleigh et Jeans) :
I. Quantification (Act. 1p60 et 2p61)
Un rayonnement monochromatique ne peut échanger
avec la matière que des énergies multiples d’une
quantité appelée quantum d’énergie:
DE =h.n
DE le quantum d’énergie en J
n la fréquence du rayonnement en Hz
h la constante de Planck (h=6,63.10-34 J.s)
Modèle corpusculaire du rayonnement: considéré
comme un ensemble de corpuscules appelés photons,
transportant le quantum d’énergie h.n.
L’électronvolt (eV) est une énergie adaptée aux
quantums d’énergie: 1 eV = 1,60.10-19 J
La physique quantique a établi l’existence de niveaux
d’énergie quantifiés pour l’ensemble de la matière.
II. Aspect ondulatoire
La longueur d’onde est la distance parcourue par l’onde
pendant une période:
Longueur d’onde l (m), Période T (s), fréquence n (Hz)
et Energie (J) du quantum:
l = c . T et T=1/ n
l=c/n
n=c/l
donc
C= 3,00.108 m/s célérité de la
lumière dans le vide
DE = h.n = h.c/l
2. Diagrammes de niveaux d’énergie et spectres
Emission: DE =Esup-Einf
Longueur d’onde de la
raie correspondante:
l = h.c / (Esup-Einf)
Absorption:
Raie sombre
correspondant à l dans le
spectre d’absorption
3. Le spectre solaire
Emission thermique (loi de Wien) +
Absorptions atomiques (raies) et moléculaires
(bandes)