L'atome de Bohr - Les modèles planétaires de l'atome en 1985 - Au bulletin de l'Union des Physiciens

Sep 5, 2026

Télécharger par Bintang

Texte d’exposé retraçant l’évolution des modèles pour décrire la structure de l’atome, depuis les conceptions atomistes jusqu’aux progrès de la physique expérimentale. Il met en contraste la théorie classique et ses contradictions (orbites instables, rayonnement menant à la chute sur le noyau) avec l’apport de Bohr, qui introduit des orbites privilégiées et quantifie l’énergie de l’hydrogène. Sommerfeld étend ensuite avec des orbites elliptiques, puis le modèle planétaire généralise sans fondement solide, avant des critiques expérimentales et des validations liées notamment aux observations de charges diffuses confirmées par la diffraction des rayons X.

LangueFrench

CatégoriePrésentations

FormatPDF

Pages10

Temps de lecture4 min

AccèsTéléchargement gratuit

Table des matières

Les modèles successifs de l’atome

Du modèle classique aux contradictions expérimentales

Le modèle de Bohr et la stabilité quantifiée

Sommerfeld, le modèle planétaire et ses limites

Expériences et confirmation de la charge diffuse

# L'atome de Bohr etle modele planétaire de I'atome en 1985 OU ## LES GARCONS NAISSENT-ILS ENCORE DANS LES CHOUX,ET LES FILLES DANS LES ROSES? par André JULG,Université de Provence,Marseille.. L'esprit humain a besoin de modèles pour concrétiser lesconcepts qu'il élabore.Aussi ne faut-il pas s'étonner si l'histoiredcs Scicnccs n'cst cn fait que cellc dc la succcssion dc modèlesplus ou moins éphémères destinés non seulement à décrire defacon tangible les faits expérimentaux,mais aussi à en pré-voir—si possible —de nouveaux.La règle du jeu veut,natu-rellement,que lorsqu'un modèle nouveau,supérieur en efficacitéapparait,les anciens se retirent,devenant dès lors des curiositéshistoriques.Sans cela,on se trouverait devant un fatras demodèles,souvent incompatibles,où le débutant aurait bien dumal à comprendre quoi que ce soit. Le cas de la structure de I'atome est typique à cet égard.D'abord concept essentiellement philosophique chez DMOCRITE,plus matériel déjà chez LuCRECE,I'atome n'acquit que très tard—au dix-neuvieme siècle—sa qualité d'entité physique.Maisson identité ne fut clairement mise en lumière qu'au début denotre siècle à la suite des expériences de RUTHERFORD qui montraque les atomes étaient constitués d'un noyau,lourd et chargépositivement,autour duquel circulent des électrons négatifs. 1900,c'était Iépoque de I'apogee de la Physique Classiqueavec la théorie de I'Electromagnétisme de MAXWELL et de LoRENTZ.On aurait pu croire que cette théorie allait expliquer la stabilitédes atomes et par-là meme celle des molécules,puisque tousredevables essentiellement d'interactions entre particules char-gés.En fait,cette théorie s'avéra incapable d'expliquer la stabilitédu plus simple des atomes,celui d'hydrogène constitué seule-ment d'un noyau et dun électron.Soumis à la force attractivede COULOMB de la part du noyau,I'électron devrait en effetdécrire une ellipse dont le noyau(supposé,pour simplifier,immobile à cause de sa masse bien plus élevee que celle deIélectron)occupe un foyer,comme la Terre tourne autour du ## BULLETIN DE L'UNION DES PHYSICIENS Soleil.Dans un tel modelc,il cxistc unc infinité continue detrajectoires stables possibles,ce qui conduirait pour les diversatomes d'hydrogène à des proprietés différentes et variant defacon continue,ce qui est contraire à Iexpérience.De plus,sion introduit,conformément à I'Electromagnétisme Classique,lerayonnement de I'électron dans son mouvement autour dunoyau,on trouve que Iélectron tombe sur le noyau au boutdun temps fini,ce qui est encore en contradiction avec larealité puisque I'atome est stable.Le modèle classique parais-sait donc inacceptable. En 1913,BoHR en proposa un autre,aussi simple qu'ingé-nieux qui,non seulement 《expliquait 》la stabilité de I'atomed'hydrogène,mais aussi rendait compte du spectre de cet atome.BOHR supposa que,contrairement à la conception classique,existaient des orbites privilégiées sur lesquelles I'électron nerayonnait pas.En écrivant que sur ces orbites —supposées cir- culaires —I'intégrale(où p est la quantité de mouve- ment et q la position de 'électron)est égale à un nombreentier n de fois la constante de PLANCK h,il obtint des orbitesd'énergie bien définie En=—e²/2n²ao,ap étant le rayon de lapremiere(le rayon de BoHR,comme on I'appela par la suite),et e la charge de Iélectron.Les niveaux d'énergie ainsi obte-nus—correspondant successivement à n=1,2,3….一permet-taient de retrouver les énergies mises en jeu dans les transitionsoptiques,I'électron《sautant 》d′une orbite à I'autre. SOMMERFELD,par la suite,montra que pour n>1,il existaitdes orbites elliptiques répondant à la condition de BOHR,et dememe énergie que les orbites circulaires de meme n,ce quipermettait d′expliquer la multiplicité observée pour les raiesdu spectre de I'hydrogène. Extrapolant les résultats obtenus pour Iatome à un électron,on passa allègrement à I'atome à plusieurs électrons,en admet-tant,sans aucun support mathématique cette fois,que lesélectrons décri

FAQ

Pourquoi le modèle classique de l’atome est-il jugé inacceptable dans le texte ?

Parce qu’il prédit des trajectoires instables et, avec le rayonnement de l’électron, une chute du système sur le noyau en un temps fini, alors que l’atome observé reste stable.

En quoi le modèle de Bohr explique-t-il la stabilité et le spectre de l’hydrogène ?

Bohr postule des orbites privilégiées où l’électron ne rayonne pas et introduit une quantification liée à la constante de Planck, donnant des niveaux d’énergie permettant de rendre compte des transitions optiques.

Qu’apporte Sommerfeld au modèle de Bohr pour n>1 ?

Il montre l’existence d’orbites elliptiques respectant la condition de Bohr, avec la même énergie que les orbites circulaires de même n, ce qui aide à expliquer la multiplicité observée dans les raies du spectre.

Sep 5, 2026

Télécharger par Bintang