L'atome d'hydrogène
L'hydrogène est le plus simple et le plus abondant des éléments de l'Univers.
Le modèle « classique » de l'atome d'hydrogène est un électron en orbite autour du noyau, constitué seulement d'un
proton.
Les électrons sont à des distances précises du noyau. Au repos (n=1), l'orbite de l'électron a un rayon de 10-11 mètre (rayon classique de Bohr). L'électron peut aussi être sur des orbites plus grandes, associées à des nombres entiers n = 2, 3, 4...n = ∞
Le noyau a un rayon de 10-15 mètre. L'atome au repos est donc 10 000 fois plus gros que le noyau. Si le noyau avait la taille d'une pièce de dix centimes, l'atome aurait la taille d'un terrain de sport.
L'atome peut passer de l'état fondamental (n=1) à un état excité en absorbant un photon de lumière. Il peut aussi revenir à son état fondamental en émettant de la lumière dont la couleur (longueur d'onde) va dépendre des niveaux d'énergie de l'atome.
Le passage du niveau n2 au niveau n1 correspond à une émission/absorption de longueur d'onde λ, telle que
avec R=1.1x107 m-1
Observatoire de Paris / ASM
Si l'atome reçoit suffisamment d'énergie, l'électron passe du niveau n = 1 au niveau = infini. L'atome perd son électron et devient un ion. La longueur d'onde correspondante est 0.91 *10-6m soit de l'ultra-violet.
ENS-Lyon, F. Trouillet
Dans la couche extérieure d'une étoile, les atomes d'hydrogène éclairés par l'étoile, absorbent uniquement les couleurs qui les font passer d'un niveau à un autre. Ce mécanisme définit les raies spectrales qu'on trouve dans le spectre de l'étoile.