n=3
k:3
L'ATOME QUANTIQUE
Figure 8: Orbites des électrons pour n ~ 3 et k = 1, 2, 3
dans le modèle de Bohr-Sommerfeld de l'atome d'hydrogène.
147
Pour expliquer le dédoublement des raies spectrales,
Sommerfeld se tourna vers la théorie einsteinienne de la relativité. Lorsqu'un électron, comme une comète en orbite
autour du soleil, se dirige vers le noyau sur une orbite elliptique, sa vitesse augmente. Contrairement à celle de la
comète, la vitesse de l'électron est assez grande pour que sa
masse augmente dans les proportions prédites par la relativité. Cet accroissement de masse relativiste donne lieu à un
minuscule changement dans la quantité d'énergie. Les états
n = 2, les deux orbites k = 1 et k = 2 ont des énergies différentes parce que k = 1 est elliptique et k = 2 est circulaire.
Cette différence d'énergie mineure conduit à deux niveaux
d'énergie qui produisent deux raies là où le modèle de Bohr
n'en prédisait qu'une seule. Toutefois, le modèle de l'atome
quantique de Bohr-Sommerfeld était encore incapable
d'expliquer deux autres phénomènes.
En 1897, le physicien néerlandais Pieter Zeeman découvrit
que dans un champ magnétique une raie simple se décomposait en un certain nombre de raies secondaires. C'est ce qu'on
appela l'effet Zeeman. Une fois que le champ magnétique
était supprimé, la décomposition cessait. En 1913, le physicien allemand Johannes Stark montra qu'une raie spectrale
k:3
L'ATOME QUANTIQUE
Figure 8: Orbites des électrons pour n ~ 3 et k = 1, 2, 3
dans le modèle de Bohr-Sommerfeld de l'atome d'hydrogène.
147
Pour expliquer le dédoublement des raies spectrales,
Sommerfeld se tourna vers la théorie einsteinienne de la relativité. Lorsqu'un électron, comme une comète en orbite
autour du soleil, se dirige vers le noyau sur une orbite elliptique, sa vitesse augmente. Contrairement à celle de la
comète, la vitesse de l'électron est assez grande pour que sa
masse augmente dans les proportions prédites par la relativité. Cet accroissement de masse relativiste donne lieu à un
minuscule changement dans la quantité d'énergie. Les états
n = 2, les deux orbites k = 1 et k = 2 ont des énergies différentes parce que k = 1 est elliptique et k = 2 est circulaire.
Cette différence d'énergie mineure conduit à deux niveaux
d'énergie qui produisent deux raies là où le modèle de Bohr
n'en prédisait qu'une seule. Toutefois, le modèle de l'atome
quantique de Bohr-Sommerfeld était encore incapable
d'expliquer deux autres phénomènes.
En 1897, le physicien néerlandais Pieter Zeeman découvrit
que dans un champ magnétique une raie simple se décomposait en un certain nombre de raies secondaires. C'est ce qu'on
appela l'effet Zeeman. Une fois que le champ magnétique
était supprimé, la décomposition cessait. En 1913, le physicien allemand Johannes Stark montra qu'une raie spectrale