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struCture éleCtronique des atomes
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À partir de cette nouvelle idée, Planck expliqua la forme des courbes de
distribution spectrale du rayonnement thermique. Pour libérer un quantum
d'énergie, l'atome qui vibre doit d'abord posséder cette énergie. Or, peu d'ato-
mes possèdent une énergie assez élevée pour émettre des quanta fortement
énergétiques aux courtes longueurs d'onde (énergie élevée), comme le montre la
forme des courbes lorsque la température est plus basse. En fait, la plupart des
atomes possèdent l'énergie correspondant à la longueur d'onde préférentielle,
ce qui explique pourquoi chaque courbe de distribution spectrale présente un
maximum à cette longueur d'onde pour une température donnée. Lorsque la
température augmente, les maximums se déplacent vers des longueurs d'onde
plus courtes. En effet, vu l'apport supplémentaire de chaleur, les atomes sont
davantage excités et un plus grand nombre d'entre eux sont alors capables
d'émettre des quanta d'énergie élevée.
En reliant l'équation de Planck à celle qui associe la vitesse de propagation
d'un rayonnement à sa longueur d'onde (c
= ),
Albert Einstein
suggéra qu'un
rayonnement électromagnétique est également quantifiable : un faisceau de
particules, qu'il appela
photons
, la compose. Par conséquent, on peut calculer
l'énergie d'un photon d'un rayonnement aussi bien à partir de sa fréquence
que de sa longueur d'onde.
E = h = h
c
Première équation de la théorie quantique, l'équation de Planck montre
que l'énergie d'un rayonnement est proportionnelle à sa fréquence et inver-
sement proportionnelle à sa longueur d'onde. Plus la longueur d'onde est
courte, plus l'énergie est élevée. Ainsi, dans le spectre électromagnétique, les
rayons X sont plus énergétiques que le rayonnement UV, et celui-ci l'est plus
que les micro-ondes.
ExErcicE 5.3
La longueur d'onde d'un laser à l'iode est de 1,315
µm.

a) Calculez l'énergie d'un photon de ce rayonnement.

b) Calculez l'énergie d'une mole de photons de ce rayonnement.
Photon :
quantum d'une
énergie radiante ou particule
associée à un rayonnement
électromagnétique.
Figure 5.3
Distribution spectrale du rayonnement thermique du tungstène.
2
3
4000 K
3000 K
2000 K
4
Énergie
(
× 10
­6
m)
Longueur d'onde
1
CONNAISSEZ-VOUS...?
ALbeRt einStein
(18791955)
Physicien allemand, naturalisé
suisse, puis américain. Prix
Nobel de physique en 1921.
Il est probablement le plus
grand scientifique du
xx
e
siècle ;
il expliqua l'effet photoélectrique
et il est l'auteur de la théorie
de la relativité ; il passa les
20 dernières années de sa vie
aux ÉtatsUnis, à l'Université
de Princeton.
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