Rayonnement de l'atome d'hydrogène

Manipulons la figure...

L'animation illustre le phénomène d'émission de l'atome d'hydrogène, lorsqu'il subit une excitation par un apport d'énergie

Principe

Lorsqu'on fournit de l'énergie à un atome d'hydrogène, celui-ci est capable de l'absorber, à condition qu'elle soit suffisante pour faire passer l'électron du niveau fondamental (n=1) à un niveau plus élevé (n>1).

On dit alors que l'atome est "excité". Si l'énergie d'excitation est suffisamment grande, l'atome perd son électron : il s'ionise.

En se désexcitant, l'atome restitue tout ou partie de cette énergie, de manière quantifiée :

• La série de Lyman (L) correspond aux transitions vers l'état n=1 (niveau fondamental, de plus basse énergie) :
  • Lα : n=2 -> n=1
  • Lβ : n=3 -> n=1
  • Lγ : n=4 -> n=1
  • etc...

  Ces "raies" sont situées dans l'ultra-violet

• La série de Balmer (H) correspond aux transitions vers l'état n=2 :
  • Hα : n=3 -> n=2
  • Hβ : n=4 -> n=2
  • Hγ : n=5 -> n=2
  • etc...

  Ces raies sont situées dans le  visible 

• La série de Paschen (P) correspond aux transitions vers l'état n=3 :
  • Pα : n=4 -> n=3
  • Pβ : n=5 -> n=3
  • etc...

  Ces raies sont situées dans le proche infra-rouge

Les autres séries ne sont pas représentées ici.

Remarque la transition n=3 -> n=1 peut passer par l'étape intermédiaire n=2 : il y a alors émission de deux photons, respectivement de la série de Balmer et de la série de Lyman. D'autres combinaisons sont possibles, mais toujours de manière quantifiée.

Mode d'emploi

Pour "exciter" l'atome d'hydrogène il y a 4 possibilités :

• Sur le graphe de gauche, représentant les orbites, saisir le point rouge (électron) et le soulever
• sur le graphe de droite (énergies), saisir le point rouge et le soulever
• sur le bargraph gris, choisir l'énergie apportée en glissant le point rouge, puis cliquer sur le bouton "exciter"
• cliquer sur un bouton carré gris, représentant les énergies de transition inter-niveaux

Des boutons-radio permettent de choisir d'exprimer les valeurs en eV (énergies) ou nm (longueurs d'onde). Ces deux grandeurs sont reliées par la relation d'Einstein :  E = hν=h c/λ  .

La(les) raie(s) émise(s) s'affiche(nt) sur le spectre d'émission.

NB. Les raies hors du spectre visible s'affichent aussi, avec une couleur "neutre".