Optique et Structure de l'Atome

La réfraction totale

Pas de réfraction : dans certaines conditions, le rayon réfracté n'existe pas, la lumière est totalement réfléchie. On parle alors de la réflexion totale : c'est le principe de fonctionnement des fibres optiques.

Dispersion de la lumière

La dispersion de la lumière est la séparation des différentes radiations de cette lumière lors d'une réfraction.

Propriété d'un milieu dispersif

L'indice de réfraction n d'un milieu dispersif dépend de la longueur d'onde (c'est-à-dire de la couleur) de la radiation lumineuse : n = f(λ).

Définitions

• Le dioptre : surface de séparation entre deux milieux (ex: air et eau).
• Le point d'incidence (I) : point d'intersection entre le rayon incident et cette surface.
• La normale (N) au dioptre : droite perpendiculaire au dioptre et passant par I.
• L'angle d'incidence (i) : angle entre le rayon incident et la normale.
• L'angle de réfraction (r) : angle entre le rayon réfracté et la normale.

L'atome

1) Modèle de l'atome

Un modèle représente la réalité de façon simplifiée pour l'expliquer et la décrire. Il évolue dans le temps. On modélise l'atome ainsi :

• Il est constitué d'un noyau autour duquel gravitent des électrons.
• Les électrons tournent autour du noyau très rapidement de manière désordonnée dans une zone sphérique délimitant la taille de l'atome appelée nuage électronique.
• Le noyau de l'atome est constitué de particules appelées nucléons : les neutrons et les protons.

2) Les particules de l'atome

a) Caractéristiques des particules

La charge électrique portée par le proton est notée e et appelée charge élémentaire : e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C (coulomb). Les masses du proton et du neutron sont presque identiques et proches de 2000 fois celle de l'électron. La masse de l'atome se concentre presque totalement dans le noyau. Le rayon de l'atome est environ 100 000 fois celui du noyau.

b) Les nombres de particules (Z/A)

• Le numéro atomique Z d'un noyau est le nombre de protons qu'il contient.
• A représente le nombre de nucléons du noyau.
• Un atome est électriquement neutre, sa charge électrique globale est nulle.
• Dans un atome, il y a donc autant de protons que d'électrons.
• On représente le noyau par le symbole : ^A_ZX.
• On note N le nombre de neutrons du noyau, on a : A = Z + N et N = A - Z.

c) Quelques relations importantes

Masse du noyau ≈ Masse de l'atome = A × m_nucléon

Les isotopes

Ce sont des atomes ayant le même numéro atomique Z et des nombres de nucléons A différents (ou nombres de neutrons N différents). Ils diffèrent par leur nombre de neutrons.