Cours de Physique et de Chimie

Interaction lumière-matière : émission et absorption.

dimanche 2 octobre 2011 par Corentin GARRAULT

Version 1 (bêta)

La lumière est capable d’interagir avec le matière. Plus précisément, au niveau microscopique, les photons qui composent la lumière peuvent interagir avec les atomes qui constituent la matière.

 Mais quel est leur mode d’action ?

Chaque photon a une longueur d’onde qui lui est associé. Par exemple, une longueur d’onde λ égale à 400 nm, sera un photon « violet » (comprendre : un photon dont la lumière nous apparait comme violette), alors qu’un photon de longueur d’onde λ égale à 750 nm, sera un photon « rouge ».

Spectre visible

Spectre continu

Absorption

Ces photons en fonction de leur longueur d’onde λ peuvent interagir avec seulement certains atomes de la matière. Cette interaction se traduit par l’absorption de ces photons (ceux dont la longueur d’onde correspond à l’élément chimique de la matière étudiée). Lors de l’absorption, l’énergie lumineuse du photon est transmise à l’atome. Elle est alors transformée en une autre énergie qui se traduit par l’excitation de l’atome. A cette occasion de la lumière disparait du spectre, ce qui donne naissance à un spectre de raies d’absorption.

Absorption

Émission

Un atome excité (par conversion d’énergie lumineuse ou électrique) libère un photon lorsqu’il revient dans son état normal (comprendre : non excité). Lors de cette « désexcitation » l’atome émet un photon de longueur d’onde identique à celui qui a servi à son excitation (cette explication est une simplification du phénomène).

Emission

 Résumé

On retiendra que l’atome ne peut échanger que certaines quantités d’énergie et pas d’autres.
Lors de l’absorption :

  • l’énergie lumineuse du photon absorbée permet la création d’un spectre de raies d’absorption ;
  • si l’atome est excité électriquement, l’énergie électrique absorbée est égale à celle qui aurait été absorbée par conversion de l’énergie lumineuse. Dans ce cas, il n’y a pas de lumière donc pas de spectre.

Lors de l’émission, l’énergie qui a servi à excité l’atome est libérée sous forme d’énergie lumineuse. Il y alors création d’un spectre de raies d’émission.


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