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 phénomène, connu sous le nom d'effet ph [...]

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Pour citer l’article

Philippe BOUYER, Georges LÉVI, « ATOMIQUE PHYSIQUE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 15 juin 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-atomique/