Absorption d'un photon : une unique possibilité ?

[invite8de702f5]

J'ai entendu des collègues énoncer quelque chose qui ressemble plus ou moins à ça :
"Pour un atome donné, un électron, pour passer de son état fondamental E₀ à un état excité (mettons le premier, E₁), doit absorber un photon d'une énergie bien précise et donc d'une fréquence bien précise".
Ce qui veut dire que pour passer de E₀ à E₁ l'électron ne pourra absorber qu'un photon d'énergie E₁ -E₀.

Il me semble que cela est faux et j'aimerais avoir vos confirmations. En effet, il me semble que 2 autres cas sont envisageables :

• Avec une énergie du photon légèrement supérieure, l'électron ne peut-il pas être propulsé sur un état vibrationnel supérieur dans l'état E₁, par exemple V₁ ?

• L'excédant d'énergie du photon ne peut-il pas être utilisé sous forme d'énergie cinétique, un peu comme dans le cas de l'effet photoélectrique même si il s'agit là d'une ionisation ? Autrement dit, il suffirait que l'énergie du photon soit comprise entre E₁ et E₂ pour le faire passer de l'état E₀ à E₁.

En revanche, pour l'émission, si l'on exclu les raies de stokes il est vrai que seul un photon d'énergie donnée peut être émis. S'agit-il d'ailleurs forcement du phénomène qu'on appelle fluorescence (ou dans certains cas phosphorescence) ?

Bien à vous.
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[moco]

Bonsoir Symbolic,

Il est vrai que, pour passer d'un état fondamental Eo à un état excité, l'électron doit absorber un photon d'une énergie bien précise, en sous-entendant que si l'énergie est inférieure ou supérieur à cette valeur, l'absorption n'a pas lieu. Mais ceci n'est rigoureusement vrai que pour les atomes, qui ont des spectres d'absorption faits de raies bien séparées. Quand il s'agit d'une molécule, le spectre d'absorption est plus complexe, car l'électron peut acquérir une énergie de vibration et de rotation. Le résultat est que le spectre d'absorption des molécules est formé de tant de raies et de raies si proches que le spectre a l'air continu.
En revanche, l'énergie du photon ne peut pas être convertie en énergie cinétique, pour cause de conservation de la quantité de mouvement et du spin.

Lors de l'émission, c'est pareil. Un atome excité émet des raies discrètes. Une molécule complexe émet un spectre de fluorescence continu, à cause des sous-niveaux vibrations et rotations.

[invite8de702f5]

Je vous remercie pour votre réponse tout à fait claire moco.

Une dernière chose : n'y a-t-il que la fluorescence et la phosphorescence comme type d'émission lors de la désexcitation des électrons ?

En revanche, l'énergie du photon ne peut pas être convertie en énergie cinétique, pour cause de conservation de la quantité de mouvement et du spin.

C'est pourtant le cas dans l'effet photoélectrique, n'est-ce pas ?

[inviteac45697a]

Une dernière chose : n'y a-t-il que la fluorescence et la phosphorescence comme type d'émission lors de la désexcitation des électrons ?

la fluorescence et la phosphorescence sont les seuls émissions de type photoniques lors de la désexcitation des électrons.

par contre il peut y avoir d'autre moyens de désexcitation sans émission de lumière: couplage avec le solvant (désexcitation sous forme de chaleur), échange d’énergie ou d'électrons avec une autre molécule...

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8de702f5]

Merci pour vos réponses.
Je peux donc dire que le spectre de raies d'émission de l'hydrogène est dû à sa fluorescence ?

Bien cordialement.

[moco]

Oui. On peut dire cela. Mais en général, l'habitude est de ne pas utiliser le terme de fluorescence pour les atomes isolés. Il n'y a pas de vraies raisons à cela, si ce n'est l'habitude. Mais c'est vrai que la fluorescence est considérée comme un phénomène lié aux molécules, et pas aux atomes isolés ...