ATOMIQUE PHYSIQUE

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La quantification de l'énergie

La théorie quantique trouve son origine dans le besoin d'expliquer certaines expériences réalisées à la fin du xixe et au début du xxe siècle. La première d'entre elles concerne l'étude du rayonnement du corps noir : tout corps, porté à n'importe quelle température, rayonne de l'énergie électromagnétique, dont la variation avec la longueur d'onde (distribution spectrale) dépend de la température. Il fut établi expérimentalement que, pour un corps porté à une température donnée, l'énergie émise augmentait avec la longueur d'onde pour atteindre un maximum, puis décroissait quand la longueur d'onde continuait de s'élever.

La théorie développée par John Williams S. Rayleigh et James H. Jeans, fondée sur l'équipartition de l'énergie, ne permettait de rendre compte des courbes expérimentales qu'aux grandes longueurs d'onde ; cette loi devenait absurde dans le cas de très petites longueurs d'onde, car elle prévoyait une croissance infinie de l'énergie rayonnée (catastrophe ultraviolette) Pour remédier à cette incohérence, Max Planck imagina, ce qu'il croyait n'être qu'un artifice de calcul, que l'énergie ne pouvait exister que sous forme de quanta d'énergie , où h est la constante de Planck et ν la fréquence de l'onde électromagnétique. Il parvint ainsi à énoncer la loi qui porte son nom et qui permet de rendre compte du rayonnement du corps noir à n'importe quelle température ou longueur d'onde. Une autre expérience d'importance capitale avait été réalisée par Heinrich Hertz en 1897 : il avait découvert que le passage d'une étincelle entre des électrodes métalliques était facilité si un rayonnement ultraviolet était projeté sur la surface de ces électrodes.

W. Hallwachs, Stoletov, Philipp Lenard et d'autres montrèrent par la suite que certaines surfaces métalliques pouvaient émettre des particules chargées quand elles étaient irradiées par un rayonnement ultraviolet. Ce p [...]

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ATOME

  • Écrit par 
  • José LEITE LOPES
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Dans le chapitre « L'atome de Thomson-Lorentz »  : […] Ce ne fut qu'à la fin du xix e siècle que la notion d'atome comme particule indivisible fut mise en doute. Les expériences sur les décharges électriques dans les gaz raréfiés et l'étude des rayons cathodiques ont amené à la découverte de très légères particules, chargées électriquement, les électrons . Dotés d'une charge né […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/atome/#i_94939

BOHR ATOME DE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
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Deux ans après avoir soutenu sa thèse sur la théorie électronique des métaux, le physicien danois Niels Bohr (1885-1962) écrit en 1913 trois articles fondamentaux qui révolutionnent la compréhension de la structure de la matière. Le premier, paru le 5 avril dans le Philosophical Magazine , est titré « Sur la constitution des atomes et des molécules ». Bohr prend pour point […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/atome-de-bohr/#i_94939

BOHR NIELS (1885-1962)

  • Écrit par 
  • Léon ROSENFELD
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Dans le chapitre « Théorie de la constitution des atomes »  : […] La découverte des électrons, particules environ 2 000 fois plus légères que l'atome d'hydrogène et portant toutes la même quantité de charge électrique négative, avait conduit les physiciens, dès le début de ce siècle, à concevoir l'atome comme un système complexe, formé d'une distribution de masse et de charge positive et d'un certain nombre d'électrons liés à cette masse par l'attraction électr […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/niels-bohr/#i_94939

COHEN-TANNOUDJI CLAUDE (1933- )

  • Écrit par 
  • Étienne GUYON
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Prix Nobel de physique 1997, professeur au Collège de France où il occupe la chaire de physique atomique et moléculaire de 1973 à 2004 après avoir exercé à la faculté des sciences de Paris, mais aussi membre de l'Académie des sciences (1981) et médaille d'or du C.N.R.S. (1996), Claude Cohen-Tannoudji épouse avec évidence sa double vocation de chercheur et d'enseignant. Son nom est associé au déve […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/claude-cohen-tannoudji/#i_94939

CURIE LES

  • Écrit par 
  • Marcel FRILLEY
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Dans le chapitre « Radioactivité et théorie de l'atome »  : […] Ernest Rutherford avait élaboré, en 1912, un modèle d'atome où des électrons gravitaient autour d'un noyau positif. En 1913, Niels Bohr y introduisit la notion de quantum d ' action , proposée par Max Planck en 1900, et donna à ce modèle une forme quasi définitive. Les connaissances acquises en radioactivité ont, dès lors, commandé l'évolution de la théo […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/les-curie/#i_94939

DESCRIPTION DE L'ATOME

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
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Ernest Rutherford (1871-1937) propose en 1911 un modèle planétaire de l'atome. L'interprétation des résultats expérimentaux obtenus par ses collaborateurs Hans Geiger et Ernest Marsden sur la déviation violente des rayons α une mince feuille d'or lui permet de comprendre qu'un atome est constitué d'un noyau extrêmement dense et chargé positivement, entouré par des électrons. En 1913, le physicien […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/description-de-l-atome/#i_94939

EFIMOV VITALY (1938- )

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  • Bernard PIRE
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Physicien russe, Vitaly N. Efimov est né en 1938 à Leningrad (aujourd’hui Saint-Pétersbourg). Après sa thèse soutenue en 1966 à l’institut physico-technique Ioffe de cette ville, Efimov a publié en décembre 1970 un court article de deux pages intitulé « Niveaux d’énergie dus aux forces résonantes à deux corps dans un système à trois corps » dans la revue européenne Physics […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/vitaly-efimov/#i_94939

ÉTAT, physique atomique et nucléaire

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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_94939

HAROCHE SERGE (1944- )

  • Écrit par 
  • Claude COHEN-TANNOUDJI, 
  • Jean-Michel RAIMOND
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Né le 11 septembre 1944 à Casablanca, Serge Haroche intègre en 1963 l'École normale supérieure (E.N.S.), où il passe l'agrégation de physique et un doctorat de troisième cycle. Entré au C.N.R.S., il soutient, en 1971, un doctorat d'État préparé sous la direction de Claude Cohen-Tannoudji. Il est nommé professeur à l'université Pierre-et-Marie-Curie en 1975. Il occupe la chaire de physique quantiq […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/serge-haroche/#i_94939

HEISENBERG WERNER KARL (1901-1976)

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Dans le chapitre « Problèmes atomiques et nucléaires »  : […] Dès que la mécanique quantique fut consolidée, et surtout dès qu'elle eut absorbé l'aspect « ondulatoire » mis en évidence par Louis de Broglie et développé par Erwin Schrödinger, il était naturel qu'elle s'attaquât aux problèmes qui dépassaient la portée des méthodes antérieures. Parmi ceux-ci s'offrait tout d'abord celui de l'atome d'hélium, atome composé de deux électrons liés au noyau. Les ét […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/werner-karl-heisenberg/#i_94939

KASTLER ALFRED (1902-1984)

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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_94939

KUSCH POLYKARP (1911-1993)

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Né le 26 janvier 1911 à Blankenburg (Allemagne), Polykarp Kusch était le fils d'un pasteur allemand qui émigra aux États-Unis avec sa famille en 1912. Après des études à Cleveland (Ohio) et à l'université de l'Illinois, où il soutint sa thèse en 1936 dans le domaine de la spectroscopie moléculaire, il rejoignit l'université de Columbia, à New York, où il effectua l'essentiel de sa carrière. Pendan […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/polykarp-kusch/#i_94939

LAMB WILLIS EUGENE (1913-2008)

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  • Bernard PIRE
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Le physicien américain Willis Eugene Lamb Jr, prix Nobel en 1955, est décédé le 15 mai 2008 à Tucson (Arizona). Fils d'un technicien en téléphonie, il naît le 12 juillet 1913 à Los Angeles en Californie. Il effectue toutes ses études supérieures à l'université de Berkeley et y soutient sa thèse en 1938, sous la direction de Robert J. Oppenheimer (1904-1967). Il y étudie les propriétés électromagn […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/willis-eugene-lamb/#i_94939

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  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
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Né le 30 septembre 1870 à Lille, Jean Perrin était le fils d'un capitaine d'infanterie d'origine modeste qui mourut prématurément en 1880. Après des études à Lyon et au lycée Janson-de-Sailly à Paris, il entra à l'École normale supérieure en 1891. Il y devint préparateur et se lia avec Paul Langevin, avec qui il réalisa en 1895 une expérience historique prouvant la nature corpusculaire des rayons […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/jean-perrin/#i_94939

PHYSIQUE - Les fondements et les méthodes

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  • Écrit par 
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STARK EFFET

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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_94939

STARK JOHANNES (1874-1957)

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Fils d'un propriétaire terrien, Johannes Stark naquit le 15 avril 1874 à Schickenhof en Bavière (Allemagne) ; après des études secondaires à Bayreuth et Ratisbonne, il rejoignit l'université de Munich ; sa carrière universitaire le mena de Göttingen à Hanovre puis à Aix-la-Chapelle, Greifswald et Würzburg. Le prix Nobel de physique qu'il reçut en 1919 pour ses travaux expérimentaux sur les rayonn […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/johannes-stark/#i_94939

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Pour citer l’article

Georges LÉVI, Philippe BOUYER, « ATOMIQUE PHYSIQUE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 29 juin 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-atomique/