Résumé cours chimie générale CHIM-F101: rayonnement magnétique pour première année de science à l'Université Libre de Bruxelles
Cours obligatoire pour première année de sciences
D’après la théorie de Maxwell (1860), le rayonnement électromagnétique est créé par le
mouvement oscillatoire d’une charge électrique. Ce mouvement périodique produit un
champ électrique d’intensité E et un champ magnétique d’intensité H se propageant
sous forme d’onde dans le vide à la vitesse de la lumière c. C’est le cas de la lumière où
les 2 champs oscillent conjointement à 90° l’un par rapport à l’autre dans la direction de
propagation.
Le rayonnement électromagnétique est caractérisé par :
La longueur d’onde (λ) : distance entre 2 extrêmes de même signe dans une onde (en m)
La fréquence (V) : nombre de crêtes qui passent en 1 point en 1 seconde (en Hertz,
c’est-à-dire la fréquence d’une onde dont la période est de 1 seconde).
La vitesse (v=c) : est toujours égale à la vitesse de la lumière (c = 2,9978.108 m/s)
Remarque : relation entre ces 3 données :
λ. V=c
Les différentes ondes électromagnétiques
Le visible (violet rouge) s’étend de 400 nm (violet) à 700 nm (rouge).
Dans l’ordre suivant : violet, indigo, bleu, vert, jaune, orange, rouge.
Ceci est le domaine de la lumière blanche, qui est en fait constituée de diverses
couleurs. Ces couleurs peuvent être mises en évidence lorsqu’on fait passer la lumière
blanche dans un prisme qui aura pour effet de la diffracter et fera apparaître les
fameuses couleurs que l’on voit dans un arc-en-ciel.
Les rayons α : traversent tout et font des transformations liées au noyau
Les rayons X : transitions énergétiques entre les couches (orbitales) les plus profondes.
Ils interagissent donc avec les électrons de cœur.
Les U.V. : (et la lumière visible), lorsqu’ils interagissent avec la matière, agissent sur les
électrons de valence. Il y a transition entre les couches externes de l’atome.
Les IR : transitions entre niveaux de vibration (niveau d’énergie). Donc les liaisons
chimiques vibrent.
Les micro-ondes : agissent sur les niveaux de rotations
Les molécules ont un mouvement de rotation (H2O)
Ex : selon la longueur d’onde, les micro-ondes font tourner différentes molécules.
Dans le four, la longueur d’onde est réglée pour faire tourner les molécules d’eau.
Rem : un corps noir est n’importe quel objet qui n’émet pas de lumière ou de radiation
spontanément (ex : barre de fer)
, Constante de Planck
∆E = h . V = hc
λ
∆E = variation d’énergie en J
h = constante de Planck : 6,626 . 10-34 J . s
V = fréquence en s-1
λ = longueur d’onde en m
Plus la longueur d’onde est grande, moins le rayonnement est énergétique.
Energie et masse
L’énergie est une masse :
E = m . c²
E photon : h . c et mphoton = h
λ λ.c
= dualité onde – corpuscule
On trouve un photon grâce à l’effet photoélectrique.
∆E = h = ∆m . c² m = h = h c = h
c² λc² λc
car Ecin = h - e Ф
Longueur d’onde et masse
Equation de de Broglie
P= m.V =h
λ
Fn matérielle fn ondulatoire
λ = longueur d’onde en m
m = masse en kg
V = vitesse en m . s-1
h = constante de Planck : 6,626 . 10-34 J . s = kg . m²
s
P = impulsion, quantité de mouvements
J = kg . m²
m²
D’après De Broglie, la lumière est une onde et un corpuscule = dualité onde –
corpuscule
Tout cela a été déduit de l’effet photoélectrique (Einstein).En effet, l’effet
photoélectrique ne fonctionne qu’à partir d’une fréquence seuil ou seuil photoélectrique
Vo (=> E.P. ssi V > Vo )
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