Transition énergétique

[davidphysique]

Bonjour à tous,
Je me posais une question sur les transitions énergétiques.
Je sais que pour qu’une particule passe d’un niveau énergétique à un autre, l’apport d’énergie, amenée par des photons, doit être exactement égal à la différence d’énergie entre les deux niveaux . Cependant j'ai du mal à comprendre ce qui se passe lorsque l'apport d'énergie est différent.
Lorsqu'il est plus faible, il est insuffisant pour que la transition se fasse j'imagine, mais si l'apport d'énergie est supérieur à la différence d'énergie entre les 2 niveaux que se passe -t-il? Peut-il y avoir une transition avec un niveau encore supérieur?

Merci de votre aide
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[coussin]

En fait, la probabilité pour que l'atome s'excite en fonction du désaccord en fréquence est une courbe Lorentzienne.
La probabilité est donc maximale (mais ce n'est pas 1) quand le photon a pile poil la bonne énergie et cette probabilité diminue si le photon a soit trop ou pas assez d'énergie.

[davidphysique]

Merci coussin pour votre réponse.

Dans le Hecht cependant, il est écrit que je cite: "ce n'est que si le photon a une énergie égale ou supérieure à l'énergie d'excitation de l'atome, que l'atome peut être excité à un niveau plus élevé."

Du coup ce n'est pas clair pour moi. Quand l'énergie est supérieure la transition se fait ou pas ???

Merci d'avance.

[coussin]

Eh bien la probabilité de faire la transition diminue fortement mais en augmentant le nombre de photons elle peut éventuellement se faire j'imagine...
Mais là, on parle de toute façon de "petits" désaccords. Si vous envoyez le double de la fréquence qu'il faut, la transition ne se fera pas. Petits désaccords signifie quelques largeur naturelle du niveau excité. Au delà, la probabilité de faire la transition diminue très vite.

[A voir en vidéo sur Futura]

[davidphysique]

Merci pour votre rapidité.

Est-ce qu'il y a un rapport avec le phénomène de résonance et comment peut-on l'imaginer?

[coussin]

Il y a effectivement un rapport avec le phénomène de résonance. L'atome est un système oscillant que vous venez exciter avec une force extérieure (qui est le champ laser par exemple). Vous retrouvez cette réponse en fréquence de type Lorentzienne avec un ressort (ou n'importe quel système résonant) soumis à une force extérieure oscillante.

[coussin]

C'est d'ailleurs la base de tout un tas d'approximations en physique atomique : considérer l'atome comme un oscillateur harmonique.

[davidphysique]

Donc, si j'ai bien compris, un photon par exemple, de fréquence égale à la fréquence un atome vibre va faire augmenter son énergie. Il va être dans un niveau niveau excité.
Ensuite il regagnera son état fondamental en émettant un photon de même fréquence.

Est ce que c'est juste?

Merci pour votre aide.

[coussin]

Oui c'est ça.

[davidphysique]

Merci beaucoup

[Amator]

Bonjour,

C'est d'ailleurs la base de tout un tas d'approximations en physique atomique : considérer l'atome comme un oscillateur harmonique.

peut on capter et mesurer une fréquence ?

[coussin]

Bonjour,
peut on capter et mesurer une fréquence ?

Je ne suis pas sûr de comprendre la question...
Toute l'idée de spectroscopie au sens large est des mesures de fréquences. Donc, oui on peut mesurer des fréquences... C'est d'ailleurs les quantités qu'on sait mesurer le mieux : quand on peut, on essaye toujours à se ramener à des mesures de fréquences même quand on est intéressé par une autre quantité.

[un_copain]

un photon par exemple, de fréquence égale à la fréquence un atome vibre va faire augmenter son énergie. Il va être dans un niveau niveau excité.
Ensuite il regagnera son état fondamental en émettant un photon de même fréquence.

Mmh, il me semble que lorsqu'un atome est excité, il a plusieurs possibilité pour redescendre en énergie : pertes radiatives (fluorescence et phosphorescence) et puis la désexcitation par phonon ?

Et quand bien même nous prenons le cas simple d'une désexcitation par fluorescence, il y a une perte d'énergie quelque part non ? Je me base sur les fluorochromes pour cette réflexion.

[coussin]

Atome ou molécule ?
Si un atome est excité vers son premier état excité il n'a pas d'autres choix que la ré-émission d'un photon pour revenir dans son état fondamental.
Une molécule, c'est différent. Il y a plein de moyens différents pour cette molécule pour perdre de l'énergie ne serait-ce que grâce aux degrés de libertés de ses noyaux (par rapport à un atome).
Je ne pense pas que ce soit le sujet de ce fil...

[un_copain]

C'est vrai vous avez raison, j'ai parlé bien trop vite
Merci de m'avoir éclairé sur ce détail !

Mais du coup, dans le cas des atomes, oui, il y a désexcitation par émission de photon, mais y a-t-il une perte quelque part ou vraiment les longueurs d'ondes incidentes et émises sont parfaitement les mêmes ?

[Amator]

Je ne suis pas sûr de comprendre la question...
Toute l'idée de spectroscopie au sens large est des mesures de fréquences. Donc, oui on peut mesurer des fréquences... C'est d'ailleurs les quantités qu'on sait mesurer le mieux : quand on peut, on essaye toujours à se ramener à des mesures de fréquences même quand on est intéressé par une autre quantité.

le sens de la question était: peut on mesurer une fréquence émanant d' un morceau de matière quelconque ? donc un rayonnement en fait.
n'y t il que le rayonnement thermique de mesurable ou bien l'oscillateur harmonique constitué par chaque atome de la dite matière, émet- il un rayonnement particulier ?
Dans la négative, pourquoi ne mesure-t-on rien si chaque atome est considéré comme un oscillateur ?
A mon sens un rayonnement EM devrait s'échapper de chaque atome ???

[coussin]

Je ne sais pas comment vous répondre...
Bien sûr que l'on peut mesurer un rayonnement. Encore une fois, c'est le principe de tous types de spectroscopie.

[un_copain]

J'ai pas envie de dire de bêtise mais le fait que les atomes soient considérés comme des oscillateurs ne veut pas forcément dire qu'ils émettent des OEM. Justement, ça voudrait dire qu'ils interagissent avec les OEM qui les traversent. Ils interagissent car ils ont plusieurs fréquences propres, auxquelles ils vont pouvoir absorber l'énergie incidente puis la réémettre.

A corriger si je raconte n'importe quoi

[Amator]

Je ne sais pas comment vous répondre...
Bien sûr que l'on peut mesurer un rayonnement. Encore une fois, c'est le principe de tous types de spectroscopie.

Je me demandais si l'atome, considéré "oscillateur harmonique" peut être e un pur émetteur d'OEM et par conséquent un pur émetteur d’énergie gratuite.

Je pense que non, ça se saurait mais je ne comprends pas pourquoi un oscillateur harmonique (l'atome) n’emmétrait pas d’énergie puisqu'il y a une oscillation de charges à priori quasi perpétuelle.

Le moindre circuit électronique qui oscille, rayonne et donc pourquoi pas l'atome que l'on considère oscillateur harmonique n’émet pas d’énergie que l'on peut capter ?

j’espère que vous saisissez la problématique et désolé par avance pour le langage peut être non physicien

[coussin]

Un atome n'est pas un oscillateur harmonique. J'aurais pas dû en parler...
Ensuite, un atome ou un oscillateur harmonique ne peut pas émettre de radiation quand il est dans son état fondamental.

[Amator]

Un atome n'est pas un oscillateur harmonique. J'aurais pas dû en parler...
Ensuite, un atome ou un oscillateur harmonique ne peut pas émettre de radiation quand il est dans son état fondamental.

Ah, de moins en moins clair pour moi...

Même à l’état fondamental, les électrons ne sont pas statiques autours du noyau ? alors quel phénomène physique fait que ces charges électriques mouvantes n'émettent pas d'OEM ?

[coussin]

Voir aussi pourquoi les électrons ne s'écrasent pas sur les noyaux : ce "phénomène physique" c'est tout simplement la mécanique quantique

[coussin]

Plus sérieusement, il s'agit tout d'abord d'une constatation : il me semble évident que l'on observe pas la destruction de tous les atomes de l'univers dans un déluge de radiation synchrotron.
Donc, on constate que les atomes n'émettent pas de radiation dans leur état fondamental. Il reste à concevoir une théorie compatible avec cet état de fait et c'est la mécanique quantique. Dans cette théorie, l'électron n'est pas une charge ponctuelle gravitant autour d'un noyau mais est décris par une onde stationnaire de probabilité de présence (orbitale).

[Amator]

c'est agaçant ça la physique quantique !
cela ne fait qu'amplifier mon intérêt pour ce sujet mystérieux.

Merci pour la réponse qui m’entraîne vers de nouveaux questionnements et apprentissages.