2月 16th,2019

Modèle quantique de l`atome paces

Les premières tentatives de fusionner la mécanique quantique avec une relativité spéciale impliquaient le remplacement de l`équation de Schrödinger par une équation covariante telle que l`équation de Klein – Gordon ou l`équation de Dirac. Bien que ces théories aient réussi à expliquer de nombreux résultats expérimentaux,elles avaient certaines qualités insatisfaisantes découlant de leur négligence de la création relativiste et de l`anéantissement des particules. Une théorie quantique entièrement relativiste exigeait le développement de la théorie quantique des champs,qui applique la quantification à un champ (plutôt qu`à un ensemble fixe de particules). La première théorie de champ quantique complète,l`électrodynamique quantique,fournit une description entièrement quantique de l`interaction électromagnétique. L`appareil complet de la théorie quantique des champs est souvent inutile pour décrire les systèmes électrodynamiques. Une approche plus simple,qui a été employée depuis la création de la mécanique quantique,est de traiter les particules chargées en tant qu`objets mécaniques quantiques étant agi par un champ électromagnétique classique. Par exemple,le modèle quantique élémentaire de l`atome d`hydrogène décrit le champ électrique de l`atome d`hydrogène à l`aide d`un potentiel de Coulomb classique − e 2/(4 π ε 0 r){displaystyle textstyle-e ^{2}/(4 pi epsilon _{_{0}} r)}. Cette approche «semi-classique» échoue si les fluctuations quantiques dans le champ électromagnétique jouent un rôle important,comme dans l`émission de photons par des particules chargées. Lecture de fond:J. P. Cemvoy,présentation de la théorie quantique. Totem.

Ce livre couvre un terrain très similaire à ce chapitre,mais plus en détail. Lisez autant que vous voulez! On peut s`attendre à ce que ces émissions (et absorptions) contiennent toutes les fréquences (couleurs)–un arc-en-parfait–même si l`intensité de la lumière à travers le spectre peut varier. Ils ne le font pas. Les gaz sont très sélectifs dans les fréquences qu`ils émettent et absorbent. Ils émettront et absorberont seulement quelques fréquences très particulières. Les fréquences émises forment ce qu`on appelle le spectre d`émission atomique de l`élément;et ceux absorbés forment le spectre d`absorption. Les fréquences en elles sont distinctives:elles peuvent être utilisées comme une signature caractéristique pour identifier un gaz autrement inconnu. En 1913,Niels Bohr a fait part de ses efforts pour concevoir un modèle du processus d`émission de lumière à partir des atomes d`éléments qui expliqueraient les fréquences très particulières émises.

Le problème s`est avéré beaucoup plus difficile qu`on ne pouvait s`y attendre. Ensuite,le meilleur modèle d`un atome était le modèle nucléaire de Rutherford. Selon lui,un atome est comme un petit système solaire. Il a un noyau massif,mais minuscule,positivement chargé. Ce noyau exerce une force attrayante sur les électrons plus légers chargés négativement qui l`orbitent,plutôt comme la façon dont les planètes orbitent le soleil très massif. La physique newtonienne classique se décompose également lorsque nous considérons des systèmes très petits,tels que les atomes individuels et les particules à partir desquelles ils sont fabriqués. La théorie quantique nous donne notre meilleur compte de la nature dans les très petits. La théorie quantique standard que nous considérerons ici ne modifie pas les idées de l`espace et du temps de la théorie de la relativité. La plupart des théories quantiques standard sont formulées dans des espaces et des temps qui se conforment à la théorie spéciale de la relativité d`Einstein ou même juste au compte de Newton. Alors que certaines versions de la théorie quantique sont fixées dans les spatitimes de la relativité générale,une adaptation complète de la théorie quantique et de la théorie générale de la relativité d`Einstein reste au-delà de notre emprise. Certaines fonctions d`onde produisent des distributions de probabilité qui sont constantes,ou indépendantes du temps – comme quand dans un état stationnaire d`énergie constante,le temps disparaît dans le carré absolu de la fonction d`onde.

De nombreux systèmes qui sont traités dynamiquement dans la mécanique classique sont décrits par ces fonctions d`onde «statiques». Par exemple,un seul électron dans un atome non excité est illustré classiquement comme une particule se déplaçant dans une trajectoire circulaire autour du noyau atomique,alors que dans la mécanique quantique,il est décrit par une fonction d`onde statique,sphérique symétrique entourant le noyau (Fig.

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