ATOME

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Atome et physique moderne

Atome et lumière

En physique classique, l'émission de rayonnement par un système de particules chargées dépend de l'accélération de ces particules (théorie de Lorenz de l'électron classique). En mécanique quantique, cette image est remplacée par celle de la transition du système d'un état quantique à un autre d'énergie plus petite ; cette image décrit correctement les phénomènes observés. Le premier traitement quantitatif précis des processus d'émission et d'absorption de lumière fut proposé par Einstein dans un très beau travail, en 1917. L'état d'équilibre à une température donnée d'un rayonnement enfermé dans une cavité est défini par l'hypothèse que l'énergie rayonnée par les atomes des parois de la cavité est égale à l'énergie qu'ils absorbent pendant le même intervalle de temps. Si un atome est dans un état quantique initial W, avec énergie Ew et s'il est atteint par un photon avec fréquence ν, il peut absorber le photon et passer à un état excité s'il existe un état W′ de l'atome avec énergie Ew, telle que Ew — Ew = hν. Einstein a postulé que la probabilité d'absorption d'un tel photon est proportionnelle au nombre de photons ayant l'énergie nécessaire hν à la transition considérée W → W′, c'est-à-dire, à l'intensité I(ν, T) de la lumière ayant la fréquence ν, à la température de l'état d'équilibre T. Si nous désignons par P(W → W′) la probabilité d'absorption du photon considéré par un atome, par seconde, donnant lieu à la transition de l'état W à l'état W′ de l'atome, cette probabilité sera proportionnelle à I(ν,T), et le coefficient de proportionnalité Bww est le coefficient d'absorption d'un photon par l'atome et dépend des états initial, W, et final, W′ :

Quand l'atome fait la transition inverse, avec rayonnement d'un photon, de fréquence ν = (1/h) (Ew — Ew), il passera de l'état W′ à l'état W. Planck avait établi en 1901 la loi de distribution de l'énergie entre les composantes d'un tel rayonnement à une température donnée, c'est-à-dire la forme de la fonction I(ν,T). Einstein a découvert que, pour déduire la loi de Planck p [...]


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Composants de base de l'atome

Composants de base de l'atome
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Modélisation de l'atome d'uranium

Modélisation de l'atome d'uranium
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Max Planck

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Énergie du photon

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Écrit par :

  • : professeur de physique nucléaire, université Louis-Pasteur, directeur du groupe physique théorique et hautes énergies du Centre de recherche nucléaire de Strasbourg

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Pour citer l’article

José LEITE LOPES, « ATOME », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 24 octobre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/atome/