absorption de photons, transfert radiatif

[invite5470abe6]

J'aimerais mieux comprendre l'interaction entre la matière (ses atomes) et la lumière. La couleur qu'un objet présente vient du fait que ses atomes absorbent les photons de toutes les longeurs d'ondes associées aux autres couleurs. Par quel processus cette absorbtion se produit-elle? Si l'électron frappé monte d'un niveau d'énergie, il redescend aussitôt et émet un photon identique (c'est de la diffuson je crois et cela fait en sorte que toutes les longueurs d'ondes sont réémises). Certains messages font mention d'une vibration transmise à l'électron sans que celui-ci ne change de niveau d'énergie mais je croyais que les niveaux d'énergie des électrons étaient quantifiés... Je veux donc en quelque sorte comprendre les mécanismes permettant à l'énergie du photon d'être transmise à la matière sans réémission (faut-il absoluement qu'il y ait ionisation pour qu'aucun photon soit réémis?). Un photon peut-il être absorbé par le noyau (qu'arrive-t-il dans une telle collision?). Quelle est la différence entre le processus entrant en ligne de compte pour la diffusion et la réflexion (absorption et réémission dans les deux cas?)?
Je sais qu'il a beaucoup de questions mais le transfert radiatif me mélange beaucoup...
Merci
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[invitea3eb043e]

Souvent, lorsqu'on parle d'absorption de photons par des atomes, ces atomes sont inclus dans un solide ou un liquide. En tous cas, ils ne sont sûrement pas isolés. Dans ces conditions, leurs niveaux d'énergie sont plutôt des bandes d'absorption et ils sont couplés à des phonons (= les vibrations du réseau cristallin) qui dissipent l'énergie sous forme de vibrations donc finalement de chaleur quand tout cela a perdu sa cohérence.
Pour qu'un transfert soit radiatif, par exemple pour la fluorescence, les espèces qui émettent (atomes ou molécules) doivent être raisonnablement isolées les unes des autres et des molécules alentour.

[zoup1]

Si l'électron frappé monte d'un niveau d'énergie, il redescend aussitôt et émet un photon identique (c'est de la diffuson je crois et cela fait en sorte que toutes les longueurs d'ondes sont réémises).Merci

La direction de réémission du photon n'est pas forcément la même ni même corrélé a la direction incidente... Du coup cela apporte un changement à la lumière..

[invite5470abe6]

Merci pour les réponses. Alors, si j'ai bien compris un électron dans un solide cristallin peut absorber de l'énergie et la transmettre sous forme de vibration sans avoir à changer de niveau d'énergie. Il ne garde donc pas cette nouvelle énergie et la quantification des états est respectée. Qu'en est-il pour un atome isolé? Comment peut-il absorber de la radiation sans devoir la réémettre aussitôt?
Merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitea3eb043e]

Un électron qui absorbe de l'énergie change forcément d'état pui sil y revient quand il a cédé cette énergie, à un phonon par exemple.
Un atome isolé n'a par définition nulle part où transférer son énergie puisqu'il n'a que du vide autour de lui ; il ne peut qu'émettre un photon, tôt ou tard.

[invite0fe50089]

Globalement pour les photons on considére trois phénomènes principaux d'interaction avec la matière en fonction de leur énergie et de la nature du matériau (lourd ou léger ?) :
- effet photo-électrique, le photon disparaît en éjectant un e- du cortège électronique, généralement suivi d'un réarrangement et donc d'une émission de photon ou d'électron...
- effet Compton, le photon "tape" l'électron sous forme de choc inélastique, l'électron est diffusé avec une certains énergie, le photon change de trajectoire avec une énergie plus faible...
- matérialisation, un photon passe dans un champ coulombien d'un noyau massique, se crée une paire électron/positron, ce dernier s'annihile en général rapidement pour donner naissance à deux photons...

Tout cela est bien joli mais dans la matière c'est plus complexe, les noyaux et les électrons n'étant pas libres, en particulier dans les métaux avec les bandes et s'ajoute à cela les phénomènes cristallins.
On peut dire que le photon interagit principalement avec les particules légères chargées et donc surtout les électrons du cortège électronique.
Pour ce qui est de la réémission, les lignes précédentes mettent en évidence que la ionisation n'est pas nécessaire, d'ailleurs le photon est indirectement ionisant.

J'espère que la réponse est claire et suffisamment détaillée ?

PS, pour la couleurs, il y a bien sûr absorption mais aussi émission, les deux phénomènes étant intiment liés : la couleur du ciel...