Introduction à la physique atomique

Septembre 2001 Cours de physique atomique
II. Nombres quantiques & configuration électronique
II. Nombres quantiques et
structure électronique des
atomes

Septembre 2001 Cours de physique atomique
II. Nombres quantiques & configuration électronique
1. Les 4 nombres quantiques de l ’atome
En mécanique quantique : la position et la vitesse d ’une particule ne
peuvent être connues précisément (cf. fin du cours). Pour obtenir les
informations (probabilité de présence,...) sur l ’e- d ’un atome
d’hydrogène, on doit connaître 4 valeurs fondamentales : les nombres
quantiques.

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II. Nombres quantiques & configuration électronique
1.1 L ’expérience de Stern et Gerlach
Rappel : le dipôle magnétique
I
M
SIM .
Circuit fermé parcouru par un courant I ; moment magnétique :
Analogie : électron se déplaçant sur une orbite circulaire
autour du noyau : courant I = dq/dt = -e/T , avec T = 2r/v
D’où :
s
u
erv
M2
Force s ’exerçant sur le dipôle (/ l ’atome) lorsque celui-ci est placé dans un champ magnétique :
).( BMgradF 

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II. Nombres quantiques & configuration électronique
Dispositif expérimental :
x
B (// z)
y
z
Récipient chauffé
contenant une
vapeur Récipient aux parois
refroidies pour
piéger les atomes
Aimant (pointe sur la
pièce sud : => champ
plus intense que sur la
pièce nord)
S
N
Ecran

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II. Nombres quantiques & configuration électronique
Force subie par les atomes passant dans le champ de l ’aimant :
z
z
z
z
z
y
z
x
z
z
zz
u
z
B
MF
u
z
B
u
y
B
u
x
B
MF
BMgradBMgradF
..
....
.).(
PFD : F = ma ; donc les atomes sont d ’autant plus déviés de leur
trajectoire (selon Oz) que « leur Mz » est grand (si Mz = 0, c ’est à dire
si M perpendiculaire à B : aucune déviation - les atomes continuent leur
trajet en ligne droite vers l ’écran)