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Horloge Atomique au césium 1S

Posté par
pitony01
16-10-15 à 23:44

Bonjour à tous, j'aurais besoin de votre aide, merci par avance, gros énoncé mais peu de questions...

Les horloges atomiques peuvent atteindre une précision telle qu'il faudrait plusieurs millions d'années pour observer une dérivé d'une seconde. L'horloge au césium est actuellement l'horloge de référence, quoique ses performances commencent à être dépassées. Elles sont pilotées par la vibration d'un cristal de quartz selon le même principe qu'une montre ordinaire. Mais les petites irrégularités inévitables de cette vibration sont contrôles par un dispositif mettant en jeu une transition atomique. La transition concernée met en jeu deux niveaux d'énergie très voisins de l'atome de césium 133 que nous noterons A et B. A désignant le niveau inférieur.

(Voir image ci-dessous pour la suite)

Des atomes de césium sorte d'un four (1) en formant un jet atomiques. Ils sont ensuite triés par l'action des faisceaux laser (2) et seuls les atomes A pénètrent dans la cavité (3). Ils sont alors soumis à l'action d'une onde électromagnétique dont la fréquence est commandée par la vibration du quartz (4). Si la fréquence de cette onde est exactement 9 192 631 770 Hz, elle permet la transition au niveau B. Les atomes sont à nouveaux triés à la sortie de la cavité (5) et ceux qui restent au niveau A sont dirigés vers une électrode (6). Si la fréquence de l'onde est légèrement différente de celle donnée ci-dessus, tous les atomes ressortent de la cavité dans l'état A et atteignent l'électrode (6): l'intensité est suffisante pour déclencher un signal qui corrige la fréquence du quartz.

Questions:

I) Calculer, avec 3 chiffres significatifs, la longueur d'onde de l'onde électromagnétique produite dans la cavité.
II) Calculer, en eV, l'écart entre les niveaux d'énergie des atomes notés A et B dans le texte.
III) Pourquoi les atomes restent-ils dans l'état A si la fréquence de l'onde n'a pas exactement la valeur attendue?
IV) Rechercher des applications des horloges atomiques dans la vie courante.

I) Je trouve 0,0326m
II)?
III) ?
IV) GPS, réseau de télécommunication, si vous avez d'autres exemple je suis preneur!

Posté par
pitony01
re : Horloge Atomique au césium 1S 16-10-15 à 23:46

L'image

Posté par
J-P
re : Horloge Atomique au césium 1S 17-10-15 à 10:27

Il doit s'agir de ceci :

Horloge Atomique au césium 1S

Posté par
J-P
re : Horloge Atomique au césium 1S 17-10-15 à 11:06

II

Delta E = h.nu

Avec E en Joule, h la constante de Planck en unités SI et nu la fréquence en Hz

Delta E = 6,62607004 * 10^-34 * 9192631770 = 6,09110219599.10^-24 J

Delta E = 6,09110219599.10^-24/(1,602177.10^-19) = 3,80.10^-5 eV

Sauf distraction.  

Posté par
pitony01
re : Horloge Atomique au césium 1S 17-10-15 à 11:22

Bonjour, et merci de votre réponse rapide, mais normalement pour calculer les variations entre deux états, soit ici A ET B, ne doit on pas faire:

E= E final- E initial?

Posté par
pitony01
re : Horloge Atomique au césium 1S 17-10-15 à 11:29

Ah non, vous avez raison, en relisant le texte au niveau de: '' Si la fréquence de cette onde... permet la transition au niveau B'', j'ai pu comprendre, du coup:

E= h*nu
E= (6.62*10^-24)* 9 192 631 770
E= 7.20*10^-34 J

Je ne trouve pas le même résultat que vous...

Posté par
pitony01
re : Horloge Atomique au césium 1S 17-10-15 à 11:35

Oups, E= 6,09*10^-24 J
      E= 3.80*10^-5 eV

Posté par
Shahinez
re : Horloge Atomique au césium 1S 03-02-19 à 15:47

Bonjour, je viens de faire cet exercice voici ce que je trouve comme résultat..
a) 0.03m --------> 326e-5 no
b) 6.63e-24 J ------> 4.14e-5 eV
c) ?
d) ?
Je trouve des résultats étranges non ?



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