Chapitre 25 • Physique atomique
25.3.3 Interférences lumineuses à un photon et paquet d’ondes
Pour appréhender la dualité onde-corpuscule, il
est utile de noter que le phénomène d’interférences, clair sous l’aspect ondulatoire, subsiste
lorsque l’intensité lumineuse est si réduite que
l’interféromètre est traversé photon par photon :
les photons successifs ne frappent l’écran qu’en
des points des franges brillantes.
Plutôt qu’à une onde électromagnétique monochromatique (v,k), de durée et d’extension spatiale infinies, le photon est associé à un paquet d’ondes, superposition d’ondes de
pulsations et de vecteurs d’onde proches de v et de k ; un tel paquet d’ondes (électromagnétiques ou autres) est localisé dans l’espace.
Théorème 25.2
Pour des ondes de nature quelconque, un paquet d’ondes est une superposition
d’ondes de pulsations et de vecteurs d’onde proches de v et de k.
La vitesse des ondes du paquet est leur vitesse de phase v / k mais la vitesse de
l’enveloppe du paquet est la vitesse de groupe ∂v / ∂k.
25.4 ÉTUDE EXPERIMENTALE DES ÉLÉMENTS
25.4.1 Propriétés des éléments
Définition
L’état fondamental d’un atome est celui de plus basse énergie ; les autres états sont
dits excités.
Définitions
L’énergie d’ionisation d’un atome A est l’énergie minimale W i qu’il faut lui
apporter, lorsqu’il dans son état fondamental, pour arracher un premier électron,
c’est-à-dire pour amener à l’infini et au repos l’électron le moins lié :
A + W i → A
+ + e
− , soit W i = E(A
+ ) − E(A) où E est l’énergie de l’atome
ou de l’ion.
L’énergie de nième ionisation est l’énergie minimale W i n qu’il faut apporter pour
arracher un nième électron, après que n – 1 électrons ont été arrachés :
A
( n−1 )+ + W i n → A
n + + e
− , soit W i n = E(A
n + ) − E(A
( n−1 )+ ) .
L’énergie de liaison d’un atome A est l’énergie W qu’il faut apporter à l’atome
pour lui arracher ses Z électrons :
A + W → noyau + Z ·e
− .
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“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 478 — #488
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25.3.3 Interférences lumineuses à un photon et paquet d’ondes
Pour appréhender la dualité onde-corpuscule, il
est utile de noter que le phénomène d’interférences, clair sous l’aspect ondulatoire, subsiste
lorsque l’intensité lumineuse est si réduite que
l’interféromètre est traversé photon par photon :
les photons successifs ne frappent l’écran qu’en
des points des franges brillantes.
Plutôt qu’à une onde électromagnétique monochromatique (v,k), de durée et d’extension spatiale infinies, le photon est associé à un paquet d’ondes, superposition d’ondes de
pulsations et de vecteurs d’onde proches de v et de k ; un tel paquet d’ondes (électromagnétiques ou autres) est localisé dans l’espace.
Théorème 25.2
Pour des ondes de nature quelconque, un paquet d’ondes est une superposition
d’ondes de pulsations et de vecteurs d’onde proches de v et de k.
La vitesse des ondes du paquet est leur vitesse de phase v / k mais la vitesse de
l’enveloppe du paquet est la vitesse de groupe ∂v / ∂k.
25.4 ÉTUDE EXPERIMENTALE DES ÉLÉMENTS
25.4.1 Propriétés des éléments
Définition
L’état fondamental d’un atome est celui de plus basse énergie ; les autres états sont
dits excités.
Définitions
L’énergie d’ionisation d’un atome A est l’énergie minimale W i qu’il faut lui
apporter, lorsqu’il dans son état fondamental, pour arracher un premier électron,
c’est-à-dire pour amener à l’infini et au repos l’électron le moins lié :
A + W i → A
+ + e
− , soit W i = E(A
+ ) − E(A) où E est l’énergie de l’atome
ou de l’ion.
L’énergie de nième ionisation est l’énergie minimale W i n qu’il faut apporter pour
arracher un nième électron, après que n – 1 électrons ont été arrachés :
A
( n−1 )+ + W i n → A
n + + e
− , soit W i n = E(A
n + ) − E(A
( n−1 )+ ) .
L’énergie de liaison d’un atome A est l’énergie W qu’il faut apporter à l’atome
pour lui arracher ses Z électrons :
A + W → noyau + Z ·e
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