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Labo spectroscopie atomique

Publié le 04/07/2022

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« 1 Introduction En 1913, le physicien Niels Bohr publie son modèle atomique selon lequel un électron peut occuper certaines orbites stables et, son moment cinétique étant quantifié, leurs rayons possibles et les niveaux d’énergie qui leur correspondent sont eux-mêmes discrets, quantifiés. De plus, lorsqu’un électron change d’orbite, il peut absorber ou émettre un photon, il change alors aussi de niveau d’énergie. L’énergie de ce photon correspond précisément à la différence d’énergie entre les niveaux concernés. Ce modèle explique les raies spectrales caractéristiques que les autres théories ne parvenaient pas à décrire. Celles-ci sont rassemblées en séries, en fonction du niveau vers lequel l’électron transite. La série de Balmer correspond à une transition vers le niveau n = 2 depuis un niveau plus élevé. Les premières raies de cette série se trouvent dans le domaine de la lumière visible et la détermination de la longueur d’onde des trois premières fait l’objet de ce travail. Il est l’occasion de se familiariser avec l’utilisation d’un spectromètre à prisme et d’apprendre à le calibrer. De plus, les longueurs d’ondes obtenues permettent de calculer la valeur de la constante de Rydberg. 2 2.1 Formules utilisées Formule de Cauchy pour la longueur d’onde Pour une courbe de calibration avec des valeurs d’échelle s en fonction de λ12 où λ est la longueur d’onde de chaque raie obsevée, une régression linéaire donne s selon λ12 sous la forme d’une droite. s=a 1 +b λ2 (1) où a est la pente de la droite et b son ordonnée à l’origine. On trouve avec cela une expression pour λ après une lecture en valeur d’échelle s r p a 1 λ ± δλ = ± q ((s − b)δa)2 + (aδs)2 (aδb)2 (2) a s−b 2 (s − b)2 s−b 2.2 Constante de Rydberg Lors d’une transition d’un atome d’un état m vers un état n, par absorption ou émission de lumière de longueur d’onde λ, la constante de Rydberg R∞ est donnée par δλ 1 ± 1  R∞ ± δR∞ = (3) 1 1 1 2 λ n2 − m 2 n2 − m2 λ avec n = 2 pour les raies de la série de Balmer 1 »

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