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Concept
Spectre de l'atome d'hydrogène
Résumé
Le spectre de l'hydrogène est l'ensemble des longueurs d'onde présentes dans la lumière que l'atome d'hydrogène est capable d'émettre.
Ce spectre d'émission est composé de longueurs d'onde discrètes dont les valeurs sont données par la formule de Rydberg :
où :
est la longueur d'onde de la lumière dans le vide ;
est la constante de Rydberg de l'hydrogène ;
et sont des entiers tels que .
L'hydrogène est le premier atome de la classification périodique. Il est formé d'un proton et d'un électron. L'énergie de l'électron dans le référentiel barycentrique ne peut prendre que quelques valeurs discrètes, appelées niveaux d'énergie (voir modèle de Bohr puis orbitale atomique). Lorsque l'électron passe d'un niveau élevé à un niveau plus bas, il émet un photon dont l'énergie vaut la différence entre celles des deux niveaux. Ainsi, la longueur d’onde de la lumière émise ne peut prendre que quelques valeurs discrètes. C'est ce que l'on appelle son spectre.
Spectre du Soleil.
Lampe à hydrogène.
Spectre de l'eau et de l'eau lourde.
Cette table présente les longueurs d'onde mesurées. Les mesures du NIST sont parmi les plus précises et les plus complètes existantes, même si une partie des mesures a été effectuée dans le vide et une partie dans l'air.
Par ailleurs, la colonne ne présente pas une valeur mesurée, mais une limite à l'infini, calculée théoriquement.
À noter que les valeurs donnent un sentiment d'imprécision :
d'une part, il existe des écarts entre les valeurs du NIST et les valeurs de la NASA ;
d'autre part, pour le NIST, le passage de la valeur (1,2) à la valeur (2,4) ne produit pas une multiplication par quatre exacte comme la formule le prédit.
Ces petits écarts suggèrent donc soit une imprécision de la mesure, soit une imprécision de la formule de calcul.
Certains effets électromagnétiques peuvent également jouer un rôle, notamment l'effet Stark et l'effet Zeeman.
Cette table présente les nombres d'onde en millions par mètre, c'est-à-dire l'inverse des longueurs d'onde. Elle se calcule donc avec l'inverse des longueurs d'onde de la table précédente.
Source officielle
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