EM : Les ondes (VII)

Lorsqu’on parle d’ondes, on parle de phénomènes périodiques et donc de fréquences. la fréquence est une notion qui permet de compter le nombre de fois qu’un phénomène similaire se produit pendant un certain temps. Par exemple, la fréquence de mes écrits est d’un article tous les temps. Ce qui nous intéresse sur ce site, ce sont les phénomènes électromagnétiques qui auraient un impact, positif ou négatif sur le vivant, pour cela, il est important de saisir un minimum, les fondements de la nature des ondes électromagnétiques, mais surtout à l’échelle atomique, moléculaire et cellulaire. Notre corps est composé de cellules et donc de molécules et donc d’atomes. Ce que ressentent nos cellules est très différent de ce qu’on ressent à l’échelle macroscopique.

Dans cette série sur les ondes, mon objectif est de tenter de comprendre le phénomène ondulatoire au niveau microscopique avant de saisir son impact. Pour ce faire, je vais poursuivre avec l’atome d’hydrogène, cet atome comme tout autre atome est modélisé jusqu’à nos jours (mais des découvertes futures peuvent remettre ce modèle en cause) comme un noyau contenant des éléments et des électrons qui gravitent autour de ce noyau. Pour l’hydrogène, un seul électron gravite autour du noyau et donc, si on arrive à déterminer pour cet atome « simple » son état fondamental et ses harmoniques, le même exercice serait plus délicat pour des atomes dont le nombre d’électrons gravitant autour du noyau augmente. Mais, on peut déjà apprécier la nature ondulatoire de cet électron qui gravite autour de son noyau dans le cas de l’atome d’hydrogène. Pour cela, je vais me baser sur le livre de Michel Le Bellac (déjà mentionné).

Un des principes généraux de la physique est qu’un état stable correspond au minimum de l’énergie. Ainsi, une balle serait dans un état stable si elle se trouvait immobile au creux d’une cuvette que si elle était située en l’air, à cause de la gravitation. De la même manière, les physiciens montrent que dans le cas de l’atome d’hydrogène, l’énergie (potentielle ou plus exactement d’attraction électrostatique) qu’existe entre le noyau (composé de proton positif) et l’électron serait minimale, si l’électron se situe à une certaine distance du noyau. Pour la balle, l’énergie est minimale quand elle se situe dans une cuvette, pour l’électron qui gravite autour du noyau de l’hydrogène, l’état stable a été identifié lorsque cette distance est telle que l’énergie d’attraction électrostatique est de l’ordre de -13,6 eV (lire électron volt). Cette énergie est celle de l’état fondamental. Ainsi on parle d’un état fondamental de l’atome d’hydrogène.Tout autre atome dispose d’un état fondamental. En dehors des états fondamentaux pour chaque atome et en particulier pour l’atome d’hydrogène, il existe une infinité d’autres états que l’on appelle, états excités. L’ensemble des états d’un atome (et en particulier l’atome d’hydrogène) forme le spectre de niveaux d’énergie, ou si l’on veut l’ADN. On peut reconnaître un atome à son spectre de niveaux d’énergie. Dans ce spectre d’énergies, lorsque l’atome d’hydrogène passe d’un état à un autre, celui-ci peut émettre ou absorber un ou plusieurs photons. La différence entre deux niveaux d’énergie est donnée par une fréquence des photons émis ou absorbés.

Ainsi, l’ensemble des fréquences des photons émis ou absorbés constitue le spectre d’émissions et d’absorptions de l’atome d’hydrogène. Le cas d’un atome à plusieurs électrons est plus complexe.

Je cite,

Les spectres d’émissions et d’absorption sont caractéristiques d’un atome donné et constituent une sorte « d’empreinte digitale » de l’atome. Ainsi on a pu mettre en évidence l’existence de l’atome d’hélium dans le Soleil grâce à son spectre d’absorption de la lumière solaire bien avant qu’on ne le découvre sur la Terre, car le spectre d’absorption observé ne correspondait à l’époque à aucun spectre connu au laboratoire.

Fin de citation

Alors quel rapport avec nos ondes ? Eh bien, l’énergie apportée par une onde cosmique par exemple peut engendrer dans un atome une énergie telle que l’atome perde son état fondamental de stabilité, ce changement d’états correspond à un niveau du spectre, ou encore à une fréquence d’émission ou d’absorption de photons. Nous verrons comment dans un avenir proche …

=> EM : Les ondes (VIII)


Les vues présentées sont les miennes et peuvent évoluer sans qu’il soit nécessaire de faire une mise à jour dans l’article même. Il se pourrait que j’apporte des rectifications ou évolutions dans l’avenir dans un autre article, si de nouveaux éléments viennent contredire mes propos. Les articles présentés ne constituent en rien une invitation à suivre aveuglement.

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