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| Passage de l'atome à un état excité (cliquez dessus pour agrandir) |
Dans un atome, les électrons sont répartis autour du noyau en niveau d’énergie précis. Un même atome peut exister dans divers états, qui diffèrent en particulier par la quantité d’énergie ΔE emmagasinée par l’atome ; mais seules certaines valeurs d’énergie E sont possibles pour un atome donné. Quand un atome est à l’état fondamental, il est à son état d’énergie minimale. Si un de ses électrons passe à un niveau d’énergie supérieur, l’atome sera dans un état d’énergie dit excité.
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| Retour de l'atome à son état fondamental (cliquez dessus pour agrandir) |
L’atome ne peut effectuer la transition entre deux états particuliers correspondant aux énergie E1 et E2 que si les électrons gagnent ou perdent une énergie égale à la différence entre les niveaux de départ et d’arrivée :
ΔE = E2 – E1. Cette échange d’énergie peut être effectué par l’émission ou l’absorption d’un photon appartenant à une onde électromagnétique (lumière, rayon X, onde radio, etc).
ΔE = h x f
ΔE est la différence entre deux niveaux d’énergie (E2 - E1), exprimée en Joules.
H est la constante de Plank. Il s’agit en fait de la plus petite action qui puisse se concevoir dans la nature :
H = 6,622.10-39 J/s.
F est la fréquence de la radiation en Hertz.
Pour le césium 133, on a calculé la fréquence de l’onde émise ou absorbée f = 9.192.631.770 Hz, soit une période
T = 1/9192631770.
Sachant cela, on a pu utiliser la transition de l’atome de césium 133 comme étalon de mesure de l’horloge atomique. Cela a aussi permis de définir plus précisément la seconde : depuis la 13ème conférence générale des poids et mesures (Octobre 1967), la définition de la seconde n’est plus la 86 400ème partie du jour solaire mais "la durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l’état fondamental de l’atome de césium 133"
