Un électron excité se désexcite-t-il immédiatement? cela semble être le cas quand on chauffe un objet "à rouge" puisque de la lumière rouge est émise. Par contre quand on observe un spectre d'absorption, il y a bien eu excitation d'un atome puisque des raies manquent, mais l'atome ne s'est pas déséxcité immédiatement sinon la raie manquantes aurait été aussitôt remplacée par la lumière émise lros de la désexcitation.
Alors, qu'est-ce qui fait qu'un électron se désexcite?
Il me semble que l'on parle de temps de relaxation, c'est le temps que va mettre l'atome à se déséxiter. Mais je n'en sait plus.
Cordialement
Flo
Salut,
Cet argument ne marche pas car la lumière peut être réémise dans d'autres directions... mais tu as quand même raison ! L'état excité a un certain temps de vie, qui est de l'ordre de la microseconde.mais l'atome ne s'est pas déséxcité immédiatement sinon la raie manquantes aurait été aussitôt remplacée par la lumière émise lros de la désexcitation.
L'atome peut se désexciter de deux manières : par émission stimulée, en recevant un photon de la bonne longueur d'onde, l'atome en émet un autre identique en se désexcitant, c'est à la base du laser ; ou bien plus couramment, par émission spontanée, l'atome émet un photon et se désexcite spontanément, avec une certaine loi de probabilité au cours du temps (un peu comme pour la désintégration d'un noyau radioactif)
la désexcitation n'est en effet pas vraiment imédiate mais le temps de relaxation d'un atome excité est (en général car ce n'est pas le cas par exemple dans le phénomène de phosphorescence) très court et totalement imperceptible pour l'oeil. On peut donc dire que dans les phénomènes qui t'intéressent l'atome excité revient dans son fondamentale quasi instantanément. Dans un spectre d'émision on a le mécanisme: je chauffe donc j'excite (je viens de la trouver celle là) et désexcitation quasi immédiate dans toute les directions (pour
évaquer la grande quantité d'énergie reçue) ce qui produit des raies dans le cas d'un gaz chaud et un spectre continu dans le cas d'un solide (à cause des nombreuses intéractions dans le cristal).
Dans le cas de l'absorption c'est pareil. On envoie une grande quantité d'énergie. La plupart des longueurs d'ondes traversent le gaz ni vue ni connu quelque une produisent un phénomène d'excitation est sont ensuite réémise dans toutes les direction (on dit qu'elles sont diffusée). Sur le spectre on ne trouve qu'une très petite partie de l'énergie initiales. On a donc des raies noires d'absorption qui sont en fait des raies sombres.
dsl croisement de réponse simultanée!!!Envoyé par Coincoin
Pour compléter le post de coincoin: Il existe en ce moment des recherches qui sont fait sur des lasers à impulsions dont les temps de relaxation sont de l'ordre de la femtoseconde (10^-15)!!!
En fait, la microseconde, c'est déjà un état plutôt stable... sinon c'est plus en nanosecondes qu'il faut compter...
Effectivement, on fait des lasers avec des impulsions de l'ordre de 10 fs (le record est à 5, et commercialement on trouve des 10). Mais ce n'est pas vraiment un "temps de relaxation". A ma connaissance (toute fraîcheIl existe en ce moment des recherches qui sont fait sur des lasers à impulsions dont les temps de relaxation sont de l'ordre de la femtoseconde (10^-15)!!!), ces lasers sont à modes synchronisés : il existe un très grand nombre de modes qui ne sont en phase qu'à des instants très précis. Donc la plupart du temps on a quasiment rien, sauf à ces instants précis où tous les modes forment une impulsion gigantesque, ce qui donne des impulsions très courtes avec des puissances crêtes phénoménales... mais je crois que je m'écarte du sujet...
Bonjour, deux question à vous soumettre. La première existe t'il une relation permettant d'exprimer le temps de relaxation?
Aussi, pour la fluoressance, le temps de relaxation est très lent, d'après ce que j'ai pu lire. Ma question est donc la suivante, un matériaux fluoressant reçois un flash donc une certaine quantité de photon pendant le temps du flash, de suite, lors de son prosessus de réémission, il doit réémettre la même quantité de photon non?
Merci encore à vous.
Bien amicalement
Flo
Réponse coincoin: je suis d'accord avec toi pour les impulsions. J'ai peut être un peu extrapolé émission pendant des périodes très brève = temps de relaxation très court ... c'est vrai que ce n'est pas évident a priori. qqn nous viendra peut être en aide...
Réponse floris.
Le phénomène de fluoréscence ne doit pas etre confondu avec la phosphorescence.
Le première est par exemple ce qui se passe en boite quand de la lumière "noire" (à UV en fait) vien frapper les T shirt blanc. Le T shirt recoit dans l'UV puis suite a une transition électronique dite non radiative tombe sur un 2e niveau qui va ensuite réémettre avec une autre longueur d'onde dans le visible. Dans c'est cas là les tps de relaxation sont très court aussi.
Les trucs qui brillent dans la nuit sont phosphorescents et c'est là que les chose se gâtent . ça transit de partout ça passe d'un niveau à l'autre pas effet tunnel bref.....c'est cho
Merci pour ta réponse. Je vois un peut plus claire. Ceci dit, puisque le vetement renvoit du bleu, ou est passé l'énergie restante?
Bien amicalement
Flo
bonjour
il s'agit là d'une émission radiative. La termpérature du métal est donnée par le nombre de collisions molécule-molécule dans le métal. (plus il y a de collisions, plus T est grande). Le métal chauffé à rouge (ou à blanc) émet des photons provenant de ces collisions d'atomes dans le métal. c 'est du rayonnement thermique.
Maintenant, l'émission d'un photon se fait par transition d'un électron d'un état excité à un autre avec une longueur d'onde spécifique. En fonction de la différence d'énergie entre les deux niveaux : (DeltaEnergie=cstePlanck*vites selumièredansvide/couleur ie E2-E1=hc/lambda).
En spectroscopie, geantvert résume bien le truc.
Pour le temps de relaxation (ou durée de vie d'un atome dans l'état excité) cela dépend fortement du niveau d'énergie considéré. Et du dispositif (type de solide, application ou pas d'un champ magnétique, électrique,....)
Et enfin dans le cas du laser, on a une émission stimulée (l'apport d'un photon déclenche l'émission de deux photons en réalité, au lieu de 1 dans la spontanée _ je crois) mais en plus, avec une inversion de population; ce qui signifie qu'on a plus de particules dans l'état excité que dans l'état stable.
La phosphorescence, c'est un cas où les électrons restent piégés très longtemps sur les niveaux excités après leur excitation, et la fluorescence, c'est une émission quasi instantanée (dès l'excitation ou après un temps de l'ordre de 10-8s). et pour ceux que ca intéresse, la luminescence, c'est du rayonnement électromagnétique (émission de lumière) dans le domaine du visible. (les longueurs d'onde vont de 0.4 à 0.8 µm environ).
j'espère avoir pu aider _ avoir été compréhensible / faites des études de physique!!!
bonjour / floris
un vetement qui renvoie du bleu renvoie lambda entre 610 et 659 nm...
La lumière blanche incidente sur le vetement contient toute la gamme des longueurs d onde du visible (0.4 -0.6 µm) et les absorbe toutes SAUF le bleu (610 -659 nm) qu'elle réfléchit et que ton oeil reçoit.
est ce là l'energie "restante" que tu cherches ?
Il existe une relation qui nous permet de détermener le temps de relaxation.
à laide d'un flach, on enregistre l'intensité émit d'un matéraiux éxcité en fonction de temps, on obtient donc une courbe exprime la relation suivante: I = I0exp(-t/T), avec Io c'est l'intensité maximale à t = 0 et T c'est le temps dont lequel l'électron reste dans l'état excité, il est de l'ordre de 2.10-7 s.
amicalement
Pour la fluorescence, l'atome se désexcite d'abord de manière non-radiative, c'est-à-dire qu'il perd un peu d'énergie sous forme thermique, puis ensuite il réemet un photon de plus faible énergie que le photon absorbé. C'est très rapide. Pour la phosphorence, c'est plus compliqué, c'est plus ou moins la même chose sauf que ça passe par des états différents et que les temps de vie de ces états sont beaucoup plus longs (la phosphorence peut dure plusieurs secondes).
Pour moi, le temps de vie, ça serait dans le cadre de désexcitation par émission spontanée alors que dans les lasers à impulsions c'est l'émission stimulée qui force la désexcitation. Donc je ne sais pas si on peut encore parler de durée de vie du niveau... C'est pas évident.
Bonjour, à tous, merci pour vos réponses. Par contre une question encore, quand tu parle de l'émission de deux photon, ces à dire que l'électron exité émet deux photon à la fois, cela à donc un rapport avec la constante de structure fine non? Est tu certain?Et enfin dans le cas du laser, on a une émission stimulée (l'apport d'un photon déclenche l'émission de deux photons en réalité, au lieu de 1 dans la spontanée _ je crois
Bien amicalement
Floris
re-salut ...
bon, je dispose de 2 infos qui sont peut etre complémentaires et dont l'association ne m'est pas évidente.
2 choses:
- constante de strucure fine : je sors un bouquin, je tombe sur les niveaux d'énergie de l'hydrogène _ alpha cste struct.fine déf. comme un rapport entre la vitesse orbitale de l'electrons sur la première orbite de Bohr (...) et la vitesse de la lumière c. constante caractérisitique des interactions électromagnétiques. Donc ton hypothèse de rapport entre la désexcitation et alpha m'apparaît comme possible. Sans que je puisse donner une explication plus précise. (St Bohr, à l'aide!)
- je parlais en particulier du cas de l'émission stimulée dans un laser, qui dans mon cours est décrite comme liée à l'apport d'un photon qui déclenche une émission spontanée et le photon émis spontanément déclenche (sans disparaître lui même) l'émission d'un autre photon de même fréquence, polarisation, direction, phase.
3e chose, certain(e) de quoi précisément j'aimerais comprendre la question. certaine de ce j'ai cru comprendre dans mon cours, à peu près, oui (60% env.). + clairement???
4e chose, enfin, dans ma réponse précédente, il s'agissait le milieu absorbant les longueurs d'onde est bien sûr le vêtement (petit oubli, la vieillesse sans doute)
A part ca coincoin /
en ref à mon cours de laser, temps de vie, temps caractéristique ou duree de vie du niveau sont des choses qui se disent et se valent pour la désexcitation du niveau excité.( ca je le pense certain à 99%)
bon courage / corrigez moi si
Bonjour à tous,
Est-ce que cette désexcitation thermique a à voir avec le fait que les UV ça bousille la peau ?
Merci
Spontanée ou stimulée, telle est la question !pour la désexcitation du niveau excité
Un peu... cette énergie peut donner lieu non pas à une augmentation de la température, mais à une réaction chimique (photochimie). Dans le cas des UV, ils détruisent les liaisons dans l'ADN, ce qui peut être assez gênant...Est-ce que cette désexcitation thermique a à voir avec le fait que les UV ça bousille la peau ?
Bref, pour résumer, la désexcitation non-radiative peut se faire sous plusieurs formes : thermique (translation, vibrations, rotations), photochimique, transfert de l'excitation à une autre molécule.
... / au risque de me prendre un gros vent je re-développe. (avec un peu plus de rigueur_ c'est mieux)
Soient 2 niveaux d'énergie 0 et 1. N0 le nombre d'atomes dans l'état 0, N1 celui dans l'état 1.
Si N1>N0 c'est l'inversion de population.
Dans ce cas, il y a émission spontanée ET émission stimulée. (le milieu est amplificateur).
Un atome passe de 0 à 1, se désexcite spontanément (création d'1 photon) et lors du passage 1 -> 0 il entraîne avec lui la désexcitation d'un autre atome de 1 au passage (émission stimulée). total, on a 2 photons émis; un par l'atome qui fait 0->1->0 et l'autre par l'atome qui fait 1->0.
maintenant, l'inversion de population , si elle est nécessaire pour l'apparition de l'effet laser, n'est pas suffisante. (il faut rajouter une milieu amplificateur dans lequel l'émission stimulée est prépondérante)
j'espère que ca va mieux comme ca /.
Euh... quelques précisions quand même :
Il y émissions spontanée et stimulée même s'il n'y a pas inversion de population. Cependant, s'il n'y a pas inversion de population, l'émission spontanée va être prépondérante devant l'émission stimulée (c'est d'ailleurs pour ça que dans la vie de tous les jours, on peut négliger l'émission stimulée pour aller acheter son pain
Dans ta description de l'émission stimulée, il n'y a pas besoin que le premier photon vienne d'un atome, seule la fréquence compte (je pense aux fibres amplificatrices).
Mais s'il y a inversion de population alors le milieu est amplificateur, non ? Pour avoir l'effet laser, il suffit alors que les gains dus à l'amplication dépassent les pertes...maintenant, l'inversion de population , si elle est nécessaire pour l'apparition de l'effet laser, n'est pas suffisante. (il faut rajouter une milieu amplificateur dans lequel l'émission stimulée est prépondérante)
"désexcitation du niveau excité" ... coincoin
.. pour une émission spontanée.
(à propos merci à tous de ce débat qui me met les idées au clair)
l'émission stimulée, provenant d'un excitation préalable ne serait pas "dépendante" d'un temps d'excitation quelconque, alors?
par contre je suis un peu perdue : "dans les lasers à impulsions c'est l'émission stimulée qui force la désexcitation." _ tu peux développer? _ et dans les lasers à émission continue? _ peux tu me donner un exemple (nommer) dans chaque cas?
avec impatience ...
Prenons un atome dans son état excité. Alors il a deux mécanismes pour se désexciter (radiativement) : par émission spontanée, il émet tout seul un photon au bout d'un certain temps, ou bien par émission stimulée s'il reçoit un photon de la bonne fréquence. L'émission spontanée dépend du temps, donc il me paraît pertinent de parler de temps de vie. Par contre pour l'émission stimulée, il suffit de recevoir un photon, qu'on soit dans l'état excité depuis une femtoseconde ou une minute, donc je ne sais pas si on peut encore parler de temps de vie du niveau excité.En fait, c'est dans tous les lasers... Dans un laser, l'émission spontanée est gênante ! L'émission spontanée n'est pas cohérente, et c'est donc ça en moins sur le faisceau laser proprement dit. Le seul intérêt de l'émission spontanée dans les lasers, c'est de fournir le premier photon qui permettra de faire de l'émission stimulée."dans les lasers à impulsions c'est l'émission stimulée qui force la désexcitation." _ tu peux développer? _ et dans les lasers à émission continue? _ peux tu me donner un exemple (nommer) dans chaque cas?
Petite remarque : pour l'émission stimulée, on se contrefiche de savoir comment l'atome est arrivé dans son état excité. Le pompage d'un laser (pour obtenir l'inversion de population) peut se faire de très nombreuses manières (électrique, optique, chimique, ...)
Rebonjour
Merci pour ta réponse coincoin
Sinon je suis un peu perdu dans ce que cous racontez. En fait je ne comprends pas bien comment en bombardant un atome X déjà excité avec un photon provenant d'un atome qui se desexcite, on peut faire se desexciter cet atome X par ce que vous appelez une émission stimulée. Je comprends pas comment on peut faire ça en apportant de l'énergie à l'atome.
Sinon si j'ai bien compris (sans avoir compris le détail précédent), c'est parce qu'il y a initialement plus d'atomes excités que d'atomes dans leur état fondamental que le laser ça fonctionne bien ? Mais pourquoi l'émission spontanée est-elle génante ? Est-ce que c'est pour la directivité du faisceau (hypothèse tout à fait arbitraire), où est-ce que je suis désespérément largué ?
Merci
Alors tout d'abord, Latouffe, je tiens à dire que tes questions sont de très bonnes questions !
Pour l'émission stimulée, ça n'est pas très intuitif, c'est un phénomène qui ne devient prépondérant qu'avec une inversion de population, donc la plupart du temps il est négligeable (sauf dans les lasers bien entendu). Je rappelle briévement le principe : on a un atome dans un état excité. Un photon ayant la bonne énergie arrive. Il "stimule" alors la désexcitation de l'atome en lui faisant émettre un deuxième photon ayant exactement les mêmes propriétés que le premier. Donc du point énergétique, on est passé de "atome excité + 1 photon" à "atome + 2 photons", donc ça colle... Quant au pourquoi du phénomène, c'est vrai que ce n'est pas intuitif. Mathématiquement, on peut voir que les coefficients d'Einstein, qui donnent la probabilité de passage d'un niveau à l'autre, sont les mêmes pour l'absorption et l'émission stimulée. L'émission stimulée est donc l'analogue de l'absorption, mais "dans l'autre sens"... Je tiens à préciser que la probabilité dont je parle est proportionnelle au coefficient d'Einstein, mais aussi à l'intensité du faisceau et à la différence de population, ce qui explique qu'en temps normal (état fondamental bien plus peuplé que l'état excité), l'émission stimulée est négligeable alors qu'elle devient prépondérante avec une inversion de population (état excité plus peuplé que l'état fondamental).Je comprends pas comment on peut faire ça en apportant de l'énergie à l'atome.
Oui... il y a une compétition entre l'absorption suivie d'une émission spontanée, et l'émission stimulée. En dessous de l'inversion de population, c'est le premier qui gagne et le faisceau s'atténue, au-dessus c'est l'émission stimulée et le faisceau est amplifié à chaque passage.c'est parce qu'il y a initialement plus d'atomes excités que d'atomes dans leur état fondamental que le laser ça fonctionne bien ?C'est un peu ça... Je rappelle qu'un photon émis par émission stimulée a les mêmes propriétés (phase, etc...) que le premier photon, alors qu'un photon émis spontanément a des propriéts aléatoires. Donc pour avoir un faisceau cohérent, il faut se baser sur l'émission stimulée. C'est pas pour rien que LASER signifie Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Amplification de la Lumière par Emission Stimulée de Rayonnement)...Mais pourquoi l'émission spontanée est-elle génante ? Est-ce que c'est pour la directivité du faisceau (hypothèse tout à fait arbitraire), où est-ce que je suis désespérément largué ?
Merci beaucoup, c'est beaucoup plus clair maintenant. Encore une question cependant (proposée par mon frére). Pourquoi n'y a-t-il pas diffraction du faisceau à la sortie du tube (qui est relativement petit me semble-t-il) ?
Merci
Bonsoir !
Je profite de ce post pour poser une petite question. C'est pas dans mes habitudes de poster pour des questions "de cours", mais là y a plus la prof de physique, et ... bientôt le bac ...
Dans des annales, j'ai vu :
pourquoi le spectre de raies ne sera pas continu. Et pour seul "indice" on a l'échelle de Bohr, avec les états d'excitation et les niveaux d'énergie. A quoi faut-il que je m'intéresse ?
Merci beaucoup - c'est quand même beaucoup en rapport avec le sujet initial
Salut,Bonsoir !
Je profite de ce post pour poser une petite question. C'est pas dans mes habitudes de poster pour des questions "de cours", mais là y a plus la prof de physique, et ... bientôt le bac ...
Dans des annales, j'ai vu :
pourquoi le spectre de raies ne sera pas continu. Et pour seul "indice" on a l'échelle de Bohr, avec les états d'excitation et les niveaux d'énergie. A quoi faut-il que je m'intéresse ?
Merci beaucoup - c'est quand même beaucoup en rapport avec le sujet initial
en suivant la théorie classique, on s'aperçoit que la description du mouvement d'un électron dans un atome conduit à une singularité!! Il tomberait peu à peu sur le noyau en émettant une énergie infinie. Comme tu t'en doute ce n'est pas le cas.
La MQ nous dit alors que l'électron se maintient à un niveau d'énergie minimal, car son énergie n'est pas défini comme une variable continue: elle est quantifiée, ne pouvant donc prendre que certaines valeurs discrètes (déterminées par h (cstte de Planck))!
L'énergie de ton électron n'évolue que par "sursauts quantiques" et il existe donc une valeur minimale en dessous de laquelle l'énergie de l'électron ne peut tomber!!
Pour ce qui est des spectres, de tels spectres de raies ne peuvent s'expliquer qu'à condition d'admettre le caractère discret des états d'énergie des atomes excités. L'émission d'un rayonnement est due à des transitions électroniques entre ces niveaux d'énergie discrets. Lors de l'émission d'un photon, l'atome passe d'un état d'énergie E(n') à un état d'énergie E(n) perdant ainsi un quantum d'énergie hv :Bonsoir !
Je profite de ce post pour poser une petite question. C'est pas dans mes habitudes de poster pour des questions "de cours", mais là y a plus la prof de physique, et ... bientôt le bac ...
Dans des annales, j'ai vu :
pourquoi le spectre de raies ne sera pas continu. Et pour seul "indice" on a l'échelle de Bohr, avec les états d'excitation et les niveaux d'énergie. A quoi faut-il que je m'intéresse ?
Merci beaucoup - c'est quand même beaucoup en rapport avec le sujet initial
hv=E(n')-E(n)
[où h est la cstte de planck et v la fréquence associée au photon émis]
Les niveaux d'énergie de l'atome d'hydrogène sont quantifiés selon la loi (par exemple le modèle de Bohr) :
E(n)=-Ei/n²
[où n est un entier et Ei l'énergie d'ionisation (avec Ei=13.598eV pour l'atome H)].
On peut alors écrire l'équation:
hv=h*(c/lambda)=Ei*(1/n²-1/n'²)
Relativement petit, certes, mais tout est relatif ! Il faut comparer à la longueur d'onde de la lumière qui fait généralement moins de 1 µm. Donc la diffraction est le facteur limitant, mais ça reste faible : si tu prends un laser émettant à 1 µm avec une ouverture de 1 mm et que tu regardes à 10 m, ta tache fera 1 cm...Pourquoi n'y a-t-il pas diffraction du faisceau à la sortie du tube (qui est relativement petit me semble-t-il) ?
Par contre, dans les diodes lasers, la petite taille du composant fait que le faisceau diverge pas mal.
Mais on peut le refocaliser derrière (lentille).
Lis la réponse très complète de Physastro. En résumé, chaque raie correspond au passage d'un niveau donné à un autre. Or, les niveaux sont quantifiés, c'est-à-dire qu'il n'en existe qu'à certaines énergies. Donc il n'y aura qu'un nombre fini de raies...pourquoi le spectre de raies ne sera pas continu
Merci beaucoup
Merci à Phyastro et à Coincoin de m'avoir répondu aussi vite.
J'avoue ne pas avoir compris tout de suite l'explication de Phyastro (peut-être un peu compliqué) mais avec le complément de Coincoin, nickel !
Merci !!!
