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Caractéristiques et limites du modèle atomique Broglie
Le Le modèle atomique de Broglie a été proposé par le physicien français Louis Broglie en 1924. Dans sa thèse de doctorat, Broglie a affirmé la dualité onde-particule des électrons, posant les bases de la mécanique des ondes. Broglie a publié d'importantes découvertes théoriques sur la nature du corpuscule d'onde de la matière à l'échelle atomique.
Par la suite, les scientifiques de Clinton Davisson et Lester Germer, en 1927, ont démontré les déclarations de Broglie.
Broglie a annoncé la possibilité que la matière ait un comportement similaire à celui de la lumière et a suggéré des propriétés similaires dans les particules subatomiques telles que les électrons.
Les charges électriques et les orbites limitent l'amplitude, la longueur et la fréquence de l'onde décrite par les électrons. Broglie a expliqué le mouvement des électrons autour du noyau atomique.
Index
- 1 Caractéristiques du modèle atomique de Broglie
- 2 Expérience Davisson et Germer
- 3 limites
- 4 articles d'intérêt
- 5 références
Caractéristiques du modèle atomique de Broglie
Pour développer sa proposition, Broglie part du principe que les électrons ont une double nature entre les ondes et les particules, similaire à la lumière.
En ce sens, Broglie a fait une comparaison entre les deux phénomènes et, sur la base des équations développées par Einstein pour l’étude de la nature des ondes lumineuses, a indiqué ce qui suit:
- L’énergie totale du photon et, par conséquent, l’énergie totale de l’électron, résulte du produit de la fréquence de l’onde et de la constante de la planche (6.62606957 (29) × 10 -34 Jules x secondes), comme détaillé dans l'expression suivante:
Dans cette expression:
E = énergie de l'électron.
h = constante de la planche.
f = fréquence de l'onde.
- La quantité de mouvement linéaire du photon, et donc de l’électron, est inversement proportionnelle à la longueur d’onde et les deux grandeurs sont liées par la constante de la planche:
Dans cette expression:
p = moment linéaire de l'électron.
h = constante de la planche.
λ = longueur d'onde.
- La quantité de mouvement est le produit de la masse de la vitesse des particules ayant la particule lors de son déplacement.
Si l'expression mathématique précédente est restructurée en fonction de la longueur d'onde, nous avons les éléments suivants:
Dans ladite expression:
λ = longueur d'onde.
h = constante de la planche.
m = masse de l'électron.
v = vitesse de l'électron.
Puisque h, la constante de la planche, a une valeur faible, la longueur d'onde λ est également petite. Par conséquent, il est possible d'affirmer que les propriétés d'onde de l'électron se produisent uniquement aux niveaux atomique et subatomique.
- Broglie est également basé sur les postulats du modèle atomique de Bohr. Selon cette dernière, les orbites des électrons sont limitées et ne peuvent être que des multiples de nombres entiers. Donc:
Où:
λ = longueur d'onde.
h = constante de la planche.
m = masse de l'électron.
v = vitesse de l'électron.
r = rayon de l'orbite.
n = entier
Selon le modèle de Bohr qui Broglie adopté comme base, si les électrons se comportent comme des ondes stationnaires, les seules autorisées orbites sont ceux dont le rayon est égal à un multiple entier de la longueur d'onde λ.
Par conséquent, toutes les orbites ne répondent pas aux paramètres nécessaires pour qu'un électron puisse les traverser. C'est pourquoi les électrons ne peuvent se déplacer que sur des orbites spécifiques.
La théorie des ondes des électrons de Broglie justifie le succès du modèle atomique de Bohr pour expliquer le comportement de l'unique électron de l'atome d'hydrogène.
De même, il a également permis de comprendre pourquoi ce modèle ne s’intégrait pas dans des systèmes plus complexes, c’est-à-dire des atomes comportant plus d’un électron.
Expérience de Davisson et Germer
La vérification expérimentale du modèle atomique de Broglie a eu lieu 3 ans après sa publication, en 1927.
Les éminents physiciens américains Clinton J. Davisson et Lester Germer ont confirmé expérimentalement la théorie de la mécanique des vagues.
Davisson et Germer ont effectué des tests de diffusion d'un faisceau d'électrons à travers un cristal de nickel et ont observé le phénomène de diffraction à travers le milieu métallique.
L'expérience réalisée consiste à mettre en oeuvre le mode opératoire suivant:
- Dans un premier temps, un assemblage avec un faisceau d'électrons ayant une énergie initiale connue a été placé.
- une source de tension a été installée pour accélérer le mouvement des électrons provoquant une différence de potentiel.
- le flux du faisceau d'électrons était dirigé vers un cristal métallique; dans ce cas, le nickel.
- le nombre d'électrons qui ont frappé le cristal de nickel a été mesurée.
Après l'expérience, Davisson et Germer détectés électrons dispersés dans des directions différentes.
En répétant l'expérience en utilisant des cristaux de métal avec des orientations différentes, les scientifiques ont détecté ce qui suit:
- La dispersion du faisceau d'électrons à travers le verre métallique est comparable au phénomène d'interférences et de diffraction de rayons lumineux.
- La réflexion des électrons sur le verre d'impact décrit le chemin qui devrait théoriquement décrire la théorie des électrons de vagues Broglie.
En bref, l'expérience de Davisson et Germer a prouvé expérimentalement la nature à double onde des particules des électrons.
Limitations
le modèle atomique de Broglie ne prédit pas l'emplacement exact de l'électron sur l'orbite dans laquelle il se déplace.
Dans ce modèle, les électrons sont perçus comme des ondes qui se déplacent à travers l'orbite sans un endroit précis, de sorte que le concept de l'orbite électronique est introduit.
En outre, analogue au modèle Schrödinger, le modèle atomique Broglie ne considère pas la rotation des électrons sur le même arbre (tourner).
En évitant le moment angulaire intrinsèque des électrons, ils sont en négligeant les variations spatiales de ces particules subatomiques.
Dans le même ordre d'idées, ce modèle ne prend pas en compte les modifications du comportement des électrons rapides résultant des effets relativistes.
Articles d'intérêt
Modèle atomique de Schrödinger.
Modèle atomique de Chadwick.
Modèle atomique de Heisenberg.
Modèle atomique de Perrin.
Modèle atomique de Thomson.
Modèle atomique de Dalton.
Modèle atomique de Dirac Jordan.
Modèle atomique de Démocrite.
Modèle atomique de Bohr.
Références
- La théorie quantique de Bohr et les ondes de Broglie (s.f.). Récupéré de: ne.phys.kyushu-u.ac.j
- Louis de Broglie - Biographique (1929). © La Fondation Nobel. Extrait de: nobelprize.org
- Louis-Victor de Broglie (s.f.). Récupéré de: chemed.chem.purdue.edu
- Lovett, B. (1998). Louis de Broglie. Encyclopædia Britannica, Inc. Extrait de: britannica.com
- Modèle atomique de De Broglie. Université nationale d'enseignement à distance. Espagne. Extrait de: ocw.innova.uned.es
- Vagues De Matière De Louis De Broglie (s.f.). Récupéré de: hiru.eus
- Von Pamel, O. et Marchisio, S. (s.f.). Mécanique quantique Université nationale de Rosario. Récupéré de: fceia.unr.edu.ar