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électromagnétisme (MP) · Chapitre 2 · Application directe du cours

Modèle de l'atome : le noyau rappelé au centre du nuage

Électrostatique · niveau 2

Énoncé

Une charge ponctuelle (le noyau) est au centre d'une boule de rayon uniformément chargée de la charge (le nuage électronique). Déterminer pour et . Le nuage restant indéformé, on déplace le noyau de : montrer qu'il subit une force de rappel élastique et calculer la raideur pour .

Corrigé

Par superposition du noyau et du nuage, et Gauss pour le nuage (champ à l'intérieur) :

nul à l'extérieur puisque l'atome est neutre. Le noyau déplacé de par rapport au centre du nuage ne subit que le champ du nuage (il n'agit pas sur lui-même) :

pour . Une force de rappel élastique : c'est le modèle de l'électron élastiquement lié. Pour les classes qui étudient le dipôle (MP, MPI) : dans un champ extérieur , le noyau s'écarte de (soit pour , infime devant ), et l'atome acquiert le moment dipolaire induit , proportionnel au champ.

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