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> a.
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Chapitre 1 • Introduction
8
• Spectroscopie atomique
Les expériences d'absorption ou d'émission de la lumière par un gaz atomique
montrent que la lumière n'est absorbée/émise qu'à certaines fréquences discrètes 5 .
Cet ensemble de fréquences constitue le spectre de l'atome et joue le rôle de sa« carte
d'identité».
Cette observation sera à 1 'origine du modèle de 1' atome de Bohr : essentiellement
le modèle d'atome planétaire auquel on ajoute une règle de quantification.
• Effet photoélectrique
Découvert par Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894) en 1887, 1 'effet photoélectrique
est l'émission d'électrons par un métal soumis à un rayonnement ultraviolet.
Décrivons 1 ' expérience : un morceau de métal est placé dans le vide et éclairé
par un rayonnement ultraviolet monochromatique de pulsation w. Une différence de
potentiel V est appliquée entre le métal et une cathode. Le courant l d'électrons arrachés de l'anode est mesuré en fonction de la tension V (figure 1.3). Lorsque la tension
est inférieure à la contre-tension Va les électrons sont repoussés par la cathode et le
courant électrique ne passe pas. Vo fournit donc une mesure de l'énergie cinétique
maximale des électrons arrachés : max[ E~I.] = - Va.
métal
I
UV : intensité 2
UV: intensité 1
I
vide
V
Figure 1.3 - Effet photoélectrique.
0
- V,
0
(J)
À gauche : émission d'électrons par un métal soumis à un rayonnement ultraviolet monochromatique de pulsation w . Au milieu : courant d'électrons arrachés en fonction de la
tension . À droite : contre-tension en fonction de la pulsation.
En augmentant l'intensité lumineuse du rayonnement monochromatique on augmente l'énergie déposée dans le métal. On pourrait penser qu'on augmente ainsi
l'énergie cinétique des électrons arrachés, cependant il n'en est rien comme l'illustre
la figure, puisque la contre-tension Va est indépendante de l'intensité lumineuse. Seul
le flux d'électrons arrachés varie.
La contre-tension est tracée en fonction de la fréquence du rayonnement (figure 1.3). On observe l'existence d'une fréquence de seuil Ws en-deçà de laquelle
5. Il est intéressant de noter que dès 1905, Henri Poincaré (1854- 1912) suggérait l' analogie entre l' existence des raies spectrales atomiques et les harmoniques de certaines équations différentielles apparaissant dans d' autres domaines de la physique (acoustique, théorie de l'élasticité, électromagnétisme) [12].
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• Spectroscopie atomique
Les expériences d'absorption ou d'émission de la lumière par un gaz atomique
montrent que la lumière n'est absorbée/émise qu'à certaines fréquences discrètes 5 .
Cet ensemble de fréquences constitue le spectre de l'atome et joue le rôle de sa« carte
d'identité».
Cette observation sera à 1 'origine du modèle de 1' atome de Bohr : essentiellement
le modèle d'atome planétaire auquel on ajoute une règle de quantification.
• Effet photoélectrique
Découvert par Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894) en 1887, 1 'effet photoélectrique
est l'émission d'électrons par un métal soumis à un rayonnement ultraviolet.
Décrivons 1 ' expérience : un morceau de métal est placé dans le vide et éclairé
par un rayonnement ultraviolet monochromatique de pulsation w. Une différence de
potentiel V est appliquée entre le métal et une cathode. Le courant l d'électrons arrachés de l'anode est mesuré en fonction de la tension V (figure 1.3). Lorsque la tension
est inférieure à la contre-tension Va les électrons sont repoussés par la cathode et le
courant électrique ne passe pas. Vo fournit donc une mesure de l'énergie cinétique
maximale des électrons arrachés : max[ E~I.] = - Va.
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Figure 1.3 - Effet photoélectrique.
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À gauche : émission d'électrons par un métal soumis à un rayonnement ultraviolet monochromatique de pulsation w . Au milieu : courant d'électrons arrachés en fonction de la
tension . À droite : contre-tension en fonction de la pulsation.
En augmentant l'intensité lumineuse du rayonnement monochromatique on augmente l'énergie déposée dans le métal. On pourrait penser qu'on augmente ainsi
l'énergie cinétique des électrons arrachés, cependant il n'en est rien comme l'illustre
la figure, puisque la contre-tension Va est indépendante de l'intensité lumineuse. Seul
le flux d'électrons arrachés varie.
La contre-tension est tracée en fonction de la fréquence du rayonnement (figure 1.3). On observe l'existence d'une fréquence de seuil Ws en-deçà de laquelle
5. Il est intéressant de noter que dès 1905, Henri Poincaré (1854- 1912) suggérait l' analogie entre l' existence des raies spectrales atomiques et les harmoniques de certaines équations différentielles apparaissant dans d' autres domaines de la physique (acoustique, théorie de l'élasticité, électromagnétisme) [12].