i.Loi de newton et loi de coulomb

1) Loi de newton

Deux corps ponctuels A et B, de masses \(m_A\) et \(m_B\), séparés par la distance d, exercent l’un sur l’autre des forces d’interactions \(\vec F_{A/B}\) et \(\vec F_{B/A}\) ayant :

• Même droite d’action (AB)
• Des sens opposés
• Même intensité : \(F_{A/B}=F_{B/A}=G\dfrac{m_A m_B}{d^2}\)  G : constante de gravitation universelle \(G = 6{,}67.10^{-11}\ \text{S.I}\)

2) Loi de coulomb

Deux corps A et B de charge \(q_A\) et \(q_B\), séparés par la distance d, exercent l’un sur l’autre des forces électrostatiques \(\vec F_{A/B}\) et \(\vec F_{B/A}\) ayant :

• Même droite d’action (AB)
• Des sens opposés
• Même intensité : \(F_{A/B}=F_{B/A}=\dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}\cdot\dfrac{q_A q_B}{d^2}\) avec \(\varepsilon_0\) : la permittivité dans le vide \(\varepsilon_0 = 9.10^{9}\ \text{S.I}\)

ii.Limites de la mécanique de Newton

1) Mécanique classique

La mécanique de Newton n’est pas utilisable à l’échelle atomique et moléculaire pour expliquer quelques phénomènes physiques comme l’échange énergétique entre la matière et la lumière.

2) Mécanique quantique

a) Quantification de l’énergie

Lorsqu’un atome est excité par rayonnement, l’énergie échangée E entre la matière et un rayonnement ne peut prendre que des valeurs définies et discrètes ; on dit que cette énergie est quantifiée.

b) Le photon

Le photon est une onde électromagnétique de fréquence \(\upsilon\) et de longueur d’onde dans le vide \(\lambda\).

L’énergie de chaque photon est :

3) Émission et absorptions d’un photon

Les atomes, les molécules et les noyaux possèdent des niveaux d’énergies quantifiées.

Lorsque ces entités échangent de l’énergie avec le milieu extérieur, elles transitent d’un niveau d’énergie \(E_P\) à un niveau d’énergie \(E_n\) ou réciproquement. \(\Delta E = E_P – E_n = h.\upsilon = \dfrac{h.c}{\lambda}\)