Interaction lumière-matière

Sommaire

Introduction

Interaction lumière matière

Définition

Une onde électromagnétique de fréquence

\nu

ou de longueur d’onde

\lambda

peut être décrite par des photons qui transportent chacun un quantum d’énergie

E_{photon}

donnée par la relation :

E_{photon}=h*\nu=\frac{h*c}{\lambda}

Avec :

$h$ est la constante de Planck,
$E_{photon}$ est en Joule ( $J$ ).

Cette relation, appelée relation PLANCK-EINSTEIN montre la nature particulaire (particule de masse nulle et d’énergie

E_{photon}

) et ondulatoire (fréquence, longueur d’onde) de la lumière. On parle de dualité onde-particule.

Définition

L’étude des spectres de raies a permis aux physiciens de comprendre l’interaction lumière-matière.

Au cours d’une transition entre deux états d’énergie

E_{initial}

E_{final}

, le photon absorbé ou émis par un atome possède une énergie telle que :

E_{photon}=|E_{final}-E_{initial}|=\Delta E=h*\frac{c}{\lambda}=h*\nu

Propriété

Émission de lumière par un atome :

$E_{final} < E_{initial}$ , l’atome perd donc de l’énergie en émettant un photon.

L’énergie libérée est transportée par un photon dont l’énergie est :

E_{photon} = h*\nu

Il y a donc émission d’une radiation monochromatique de fréquence

\nu

Si cette fréquence appartient au domaine du visible, cela sera une radiation colorée.

Propriété

Absorption de lumière par un atome :

$E_{final} > E_{initial}$ : l’atome gagne donc de l’énergie en absorbant un photon.

L’énergie absorbée est apportée par un photon dont l’énergie est :

E_{photon} = h*\nu

Il y a donc absorption d’une radiation monochromatique de fréquence

\nu

Si cette fréquence appartient au domaine du visible, cela sera une radiation sombre ou noire sur un fond coloré.

Attention : l’énergie des atomes est donnée en $eV$ (électron-volt) car le joule est trop grand. Il faudra faire une conversion puisque dans les formules, l’énergie est toujours donnée en joule.

1eV = 1,60*10^{-19} J

Revenir au chapitre