NIVEAU, physique atomique

ANALYTIQUE CHIMIE

  • Écrit par 
  • Alain BERTHOD, 
  • Jérôme RANDON
  •  • 8 878 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Les méthodes spectroscopiques »  : […] Les méthodes spectroscopiques sont des méthodes analytiques fondées sur la mesure d'une radiation électromagnétique et de ses interactions avec l'échantillon. Une molécule (ou un atome) est caractérisée par son niveau d'énergie fondamental (l'état dans lequel elle se trouve normalement) et par l'ensemble des états excités que cette molécule peut atteindre. Dans un état excité, la molécule possède […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/chimie-analytique/#i_43999

ATOME

  • Écrit par 
  • José LEITE LOPES
  •  • 9 238 mots
  •  • 15 médias

Dans le chapitre « 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 q […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/atome/#i_43999

ATOME HABILLÉ

  • Écrit par 
  • Bernard CAGNAC
  •  • 425 mots

La théorie de l'« atome habillé » est une méthode de mécanique quantique permettant de calculer de manière simple et facile à interpréter les phénomènes qui se produisent lorsqu'un atome interagit avec un champ électromagnétique très intense résonnant ou voisin d'une résonance (la résonance est le cas où l'énergie d'un photon h ν est égale à la différence d'énergie E 2  — E 1 entre deux états de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/atome-habille/#i_43999

ATOMIQUE PHYSIQUE

  • Écrit par 
  • Philippe BOUYER, 
  • Georges LÉVI
  •  • 6 703 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « La structure fine. Le couplage spin-orbite »  : […] L'approximation du champ central est trop grossière pour rendre compte avec précision des spectres expérimentaux. Il existe d'autres interactions qui déplacent et scindent les niveaux d'énergie déterminés dans l'approximation du champ central. Ici ne seront abordées que les plus importantes. En premier lieu, si toutes les couches de l'atome ne sont pas complètes, il existe un terme de correction […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-atomique/#i_43999

BANDES D'ÉNERGIE THÉORIE DES

  • Écrit par 
  • Daniel CALÉCKI
  •  • 949 mots

Dans un atome isolé, les électrons se répartissent, en obéissant au principe de Pauli, entre des niveaux d'énergie bien déterminés, pratiquement sans largeur. Quand on rapproche par la pensée N atomes (avec N  ∼ 10 23 ) pour construire un solide et qu'on oublie l'interaction entre les atomes, on est en droit de dire que chaque niveau atomique d'énergie ε i donne naissance à N niveaux équivalents […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/theorie-des-bandes-d-energie/#i_43999

CHIMIE THÉORIQUE

  • Écrit par 
  • Lionel SALEM, 
  • François VOLATRON
  •  • 4 284 mots
  •  • 10 médias

Dans le chapitre « L'équation de Schrödinger »  : […] L'équation fondamentale de la chimie théorique est l'équation de Schrödinger : qui signifie essentiellement : « L'opération de l'opérateur hamiltonien H sur la fonction d'onde Ψ, fonction des coordonnées de toutes les particules (noyaux et électrons), donne la même fonction Ψ multipliée par un nombre E. Le nombre E est l'énergie du système. L'équation admet généralement un ensemble de solutions E […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/chimie-theorique/#i_43999

CHLOROPHYLLES

  • Écrit par 
  • Alexis MOYSE
  •  • 3 556 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Excitation photochimique des chlorophylles et photosynthèse »  : […] La photosynthèse se caractérise matériellement par un transfert d'électrons et de protons de l'eau au bioxyde de carbone qui se trouve réduit avec formation de glucides . Cette opération requiert de l'énergie et, dans les meilleures conditions, il faut 8 photons-grammes (8 einsteins) par molécule-gramme de bioxyde de carbone réduit, soit l'équivalent d'environ 1 460 à 2 300 kilojoules, selon la l […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/chlorophylles/#i_43999

COULEUR DES MINÉRAUX

  • Écrit par 
  • André JULG
  •  • 3 539 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Causes atomiques »  : […] Bien qu'il s'agisse toujours du même processus, il y a lieu de distinguer plusieurs cas. Dans un atome, les niveaux d’énergie sur lesquels vont pouvoir se placer les électrons sont nettement séparés les uns des autres et, en général, multiples. Dans un cristal, en revanche, on aura soit des niveaux groupés en bandes continues, dont la largeur atteint facilement quelques électronvolts (c'est-à-dir […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/couleur-des-mineraux/#i_43999

EINSTEIN ALBERT (1879-1955)

  • Écrit par 
  • Michel PATY
  •  • 6 510 mots
  •  • 7 médias

Dans le chapitre « Contributions à la théorie quantique »  : […] Einstein se rendit compte, peu après son travail sur les quanta de lumière, que ces derniers impliquaient une modification fondamentale de la théorie classique du rayonnement et des propriétés atomiques de la matière, c'est-à-dire la mécanique et l'électromagnétisme. Développant l'idée qu'il existe un lien entre la chaleur spécifique d'un corps et son spectre d'absorption, il fut conduit, dès 190 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/albert-einstein/#i_43999

ÉNERGIE - La notion

  • Écrit par 
  • Julien BOK
  •  • 7 639 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Mécanique quantique »  : […] La mécanique classique s'est révélée incapable d'interpréter certains phénomènes physiques découverts au début du xx e  siècle et les physiciens ont dû développer une nouvelle théorie : la mécanique quantique. L'idée du quantum d'énergie a été introduite par Planck en 1901 pour expliquer le rayonnement du corps noir. L'hypothèse fondamentale de Planck était la suivante : la matière ne peut inter […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/energie-la-notion/#i_43999

ÉTAT, physique atomique et nucléaire

  • Écrit par 
  • Pierre MOYEN
  •  • 220 mots

Description la plus complète d'un atome ou d'un noyau. Dans le formalisme de Heisenberg, un état correspond à un vecteur propre de la matrice décrivant le système. À un état correspond une valeur de l'énergie et une seule, que le système soit placé ou non dans un champ extérieur, mais plusieurs états peuvent avoir la même énergie : on dit alors qu'il y a dégénérescence. Dans le formalisme matric […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/etat-physique-atomique-et-nucleaire/#i_43999

HYDROGÉNOÏDES

  • Écrit par 
  • Jean-Marc BRISSAUD
  •  • 267 mots

Ions positifs qui possèdent des propriétés analogues à celles de l'hydrogène (un seul électron dans un puits de potentiel simple) : He + , Li ++ , Be +++ , etc. Pour ces ions pourvus d'un seul électron, l'équation de Schrödinger peut être résolue exactement et l'énergie du niveau de nombre quantique principal n s'écrit, abstraction faite des effets relativistes, comme pour l'hydrogène, E n = – 2 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/hydrogenoides/#i_43999

KASTLER ALFRED (1902-1984)

  • Écrit par 
  • Bernard CAGNAC
  •  • 733 mots
  •  • 1 média

Physicien français, né le 3 mai 1902 à Guebwiller (alors en Allemagne) et mort à Bandol le 7 janvier 1984. Professeur à l'université de Paris et à l'École normale supérieure, Alfred Kastler a obtenu le prix Nobel de physique en 1966 pour « la découverte et le développement de méthodes optiques dans l'étude des résonances hertziennes des atomes ». La plus connue de ces méthodes porte le nom imagé […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/alfred-kastler/#i_43999

LANTHANE ET LANTHANIDES

  • Écrit par 
  • Concepcion CASCALES, 
  • Patrick MAESTRO, 
  • Pierre-Charles PORCHER, 
  • Regino SAEZ PUCHE
  •  • 11 267 mots
  •  • 18 médias

Dans le chapitre « Configurations électroniques »  : […] Les propriétés des terres rares sont intimement liées à leurs configurations électroniques (tabl. 6 ). Celles des atomes neutres sont [Xe]6s 2 4f N +1 , [Xe] représentant la configuration électronique à couches complètes du xénon. N , le nombre d'électrons 4f, varie de 0 à 14 avec le numéro atomique croissant de l'élément. Toutefois, les configurations de La, Gd et Lu, sont différentes : [Xe]6s 2 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/lanthane-et-lanthanides/#i_43999

LIAISONS CHIMIQUES - Liaison et classification

  • Écrit par 
  • André JULG
  •  • 8 330 mots
  •  • 7 médias

Dans le chapitre « Structures des atomes »  : […] On sait, depuis les expériences de E. Rutherford (1909), qu'un atome est constitué par des électrons de charge négative (−  e ) gravitant autour d'un noyau de charge positive, multiple de celle de l'électron (+  Ze ) et de masse très supérieure, de sorte que, pratiquement, le problème se ramène au mouvement des seuls électrons autour de la charge nucléaire immobile. L' intégration de l'équation de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/liaisons-chimiques-liaison-et-classification/#i_43999

LUMIÈRE

  • Écrit par 
  • Séverine MARTRENCHARD-BARRA
  •  • 6 171 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Interaction lumière-matière »  : […] Il est aisé de comprendre au premier degré par quel procédé un objet – rouge par exemple – nous apparaît d'une certaine couleur. Éclairée par de la lumière dite blanche (comme celle du soleil ou d'une ampoule), il ne renvoie vers notre œil qu'une partie du rayonnement incident – les composantes rouges de la lumière. Les autres composantes sont absorbées ou diffusées dans d'autres directions (un o […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/lumiere/#i_43999

LUMINESCENCE

  • Écrit par 
  • Séverine MARTRENCHARD-BARRA
  •  • 3 907 mots
  •  • 6 médias

Dans le chapitre « Atomes et molécules isolés »  : […] Selon les lois de la mécanique quantique, les atomes isolés, ou assemblés en molécules, puis en solides, possèdent des niveaux d’énergie. Pour comprendre les phénomènes de luminescence, il faut essentiellement considérer les niveaux d’énergies associés aux états électroniques. Dans le cas d’un atome isolé , intéressons-nous à ses trois premiers niveaux électroniques, d’énergie E 0, E 1 et E 2. Da […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/luminescence/#i_43999

MASER

  • Écrit par 
  • Maurice ARDITI, 
  • Claude AUDOIN
  •  • 2 315 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Masers à l'état solide »  : […] Dans le maser à trois niveaux, le plus utilisé, les états d'énergie sont déterminés par les propriétés de solutions diluées d'ions paramagnétiques dans un réseau cristallin . La séparation des niveaux est ajustée par l'action d'un champ magnétique appliqué extérieurement au cristal. Considérons trois niveaux dans la substance paramagnétique. Leurs populations sont distribuées selon la loi de Bolt […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/maser/#i_43999

MATIÈRE (physique) - État gazeux

  • Écrit par 
  • Henri DUBOST, 
  • Jean-Marie FLAUD
  •  • 8 280 mots
  •  • 9 médias

Dans le chapitre «  Absorption d'un milieu gazeux »  : […] Dans le cas d'un gaz sous faible pression, les interactions entre molécules sont faibles et on peut relier les propriétés d'absorption ou d'émission du gaz à celles de la molécule isolée. Du fait du principe de la conservation de l'énergie, l'énergie perdue (absorption) ou gagnée (émission) par le rayonnement se retrouve sous la forme d'énergie gagnée ou perdue par les molécules. Cet effet se tra […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-etat-gazeux/#i_43999

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Bosons

  • Écrit par 
  • Claude COHEN-TANNOUDJI, 
  • Jacques DUPONT-ROC, 
  • Gilbert GRYNBERG, 
  • Bernard PIRE
  •  • 3 727 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « L'interaction photon-particule »  : […] En théorie quantique, l'interaction de la matière avec le champ électromagnétique est décrite en termes d'absorptions, d'émissions ou de diffusions de photons. Ainsi l'effet photoélectrique, qui correspond à l'ionisation d'un atome sous l'action d'un champ électromagnétique de fréquence ν, est-il le résultat de l'absorption d'un photon d'énergie h ν par l'atome qui est porté de son niveau fondame […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-bosons/#i_43999

POMPAGE OPTIQUE

  • Écrit par 
  • Alfred KASTLER
  •  • 4 286 mots
  •  • 3 médias

Le pompage optique est un procédé qui permet de changer d'une manière appréciable les valeurs des populations des états quantifiés des atomes, des molécules et des ions (on désigne par le mot « population » le nombre d'atomes dans un état quantique donné). On peut ainsi créer une distribution de population très différente de la distribution d'équilibre thermique et maintenir un état permanent de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/pompage-optique/#i_43999

QUANTIQUE PHYSIQUE

  • Écrit par 
  • Claude de CALAN
  •  • 5 277 mots
  •  • 6 médias

Dans le chapitre « Effets quantiques microscopiques »  : […] Pour éviter toute confusion, on peut rappeler le vocabulaire : les plus petits constituants de la matière sont les particules élémentaires (photons, électrons, quarks, gluons, etc.). Les protons et neutrons (états liés de quarks et de gluons) s'assemblent pour former les noyaux d'atomes. Entourés d'électrons, ces noyaux forment des atomes, lesquels s'assemblent en molécules . Dans l'étude des part […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-quantique/#i_43999

RAMAN EFFET

  • Écrit par 
  • Michel DELHAYE
  •  • 6 453 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Interprétation »  : […] L'effet Raman peut s'interpréter par un échange d'énergie entre les molécules diffusantes et les quanta énergétiques, ou photons, qui constituent la lumière excitatrice. Nous choisirons, pour exposer en termes simples cet échange, le cas des spectres Raman de vibrations moléculaires qui correspondent aux applications les plus fréquentes. Les molécules, de même que les ions polyatomiques ou les cri […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/effet-raman/#i_43999

RAYONS X

  • Écrit par 
  • André GUINIER
  •  • 5 996 mots
  •  • 12 médias

Dans le chapitre « La spectrographie X »  : […] L'application fondamentale des spectres caractéristiques des différents atomes est la détermination des niveaux d'énergie des électrons. Dans ce cas aussi, il existe des applications plus pratiques qui sont actuellement fort répandues. L'intérêt de la spectrographie X tient à ce que les différents atomes de l'émetteur sont caractérisés séparément les uns des autres. Le spectre observé est, avec un […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/rayons-x/#i_43999

SPECTROSCOPIE

  • Écrit par 
  • Michel de SAINT SIMON
  •  • 5 066 mots
  •  • 8 médias

Dans le chapitre «  Spectroscopie atomique »  : […] Les spectres des atomes ont pu être compris dans le cadre de la physique atomique qui, se fondant sur la mécanique quantique, décrit les niveaux d'énergie occupés par les électrons du cortège électronique. Une raie d'émission correspond à la transition d'un électron d'un niveau vers un autre niveau de moindre énergie, l'énergie excédentaire étant évacuée par le photon émis sous forme d'énergie él […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/spectroscopie/#i_43999

STARK EFFET

  • Écrit par 
  • Pierre MOYEN
  •  • 525 mots

Sous l'action d'un champ électrique, les niveaux d'énergie d'un atome sont perturbés et, par conséquent, les raies émises par cet atome sont modifiées. Elles sont décomposées en plusieurs composantes dont le centre de gravité peut être déplacé par rapport à la raie initiale. Cet effet, analogue à l'effet Zeeman, est beaucoup plus difficile à observer, car une source lumineuse est le plus souvent c […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/effet-stark/#i_43999

ZEEMAN EFFET

  • Écrit par 
  • Jean MARGERIE
  •  • 5 760 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Généralités »  : […] Pour un atome ou un ion libre (dans la suite de l'article, on utilisera le mot « atome » pour désigner l'une ou l'autre entité), la symétrie géométrique de H 0 comporte, notamment, toutes les rotations autour d'axes passant par le noyau atomique O. Il en résulte qu'en champ magnétique nul chaque niveau propre E i possède un moment cinétique total F de module bien défini F(F + 1) , avec F = 0, 1 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/effet-zeeman/#i_43999


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Interactions atome-lumière et pompage optique

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Les interactions atome-lumière (a, b et c) et le pompage optique (d et e) [E : niveau d'énergie ; N : population d'atomes sur ce niveau] 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Laser solide Nd-YAG et laser à gaz hélium-néon

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Schémas d'un laser solide, le laser Nd-YAG (a), et d'un laser à gaz (c), le laser hélium-néon (b représentant les niveaux d'énergie de He et Ne) 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Orbitales moléculaires

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L'atome est constitué d'un noyau et d'un ou plusieurs électrons gravitant sur des orbites (ou couches électroniques) plus ou moins éloignées La première orbite est nommée s pour sharp, allusion à la largeur des raies spectroscopiques Sur cette couche gravite un électron, ou deux au maximum... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Interactions atome-lumière et pompage optique
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Laser solide Nd-YAG et laser à gaz hélium-néon
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Orbitales moléculaires
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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