Exercice n° 16 de physique atomique, série de travaux dirigés, Année2004/2005 Université Joseph Fourrier
Exercice n° 17 de physique atomique, série de travaux dirigés, Année2004/2005 Université Joseph Fourrier
Exercice n° 18 de physique atomique, série de travaux dirigés, Année2004/2005 Université Joseph Fourrier
Structure fine de l'atome de Lithium
La configuration 1s23d1 de l'atome de lithium donne lieu à 2 niveaux d'énergie séparés de 0,04cm
l'ordre de grandeur du champ magnétique à l'intérieur de l'atome vu par l'électron de valence dans l'orbitale 3d.
Structure fine du Fer.
1. L'atome de fer possède 26 électrons. Donner la configuration de l'état fondamental. On admettra que le terme fondamental est 5D.
Ce terme donne naissance à 5 niveaux dont les énergies repérées à partir du niveau le plus bas valent 0, 416, 704, 888 et 978 cm-1.
2. Montrer qu'on peut approximativement interpréter cette structure au moyen de l'interaction AL.S
différents niveaux de terme 5D par leurs nombres quantiques et estimer la valeur et le signe de la constante A.
3. Calculer le facteur de Landé de chacun de ces niveaux. Tracer le diagramme des niveaux d'énergie en fonction du champ magnétique pour des champs pas trop élevés.
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Effet Zeeman
Le spectre de la figure 1 représente le spectre d’émission d’une transition en émission de la molécule d’hydrogène excitée par bombardement électronique en présence d’un champ magnétique intense de 12 Tesla.
Cette transition se produit depuis un état rotationnel N'=5 vers un état rotationnel N"=4.
La lumière est observée dans la direction du champ magnétique.
Figure 1: Spectre d'émission observé à haute résolution de la transition 3d3Σ(v=0,N=5)-2p l'hydrogène moléculaire en présence d'un champ magnétique de 12 Tesla (R. Jost,, thèse 1978).
Le facteur de Landé de l’état inférieur est g"=1/N(N+1)=0,05.
En admettant que les seules transitions observées dans l’axe du champ magnétique sont les transitions
établir la liste des différentes transitions apparaissant dans le spectre de la figure 1 et exprimer leur énergie en fonction de g", g’ facteur de Landé de l’état supérieur, B amplitude du champ magnétique, µ
Bohr et hν0 énergie de transition pour B=0. En faisant l’hypothèse (vérifiée a posteriori) que g'>g" déduire de ce spectre la valeur de g'. On donne µB ? 0,467cm-1/Tesla.
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