Rayonnement sous toutes les coutures

[Blender82]

Bonjour,
j'ai une foule de questions à propos des rayonnements et leur interaction avec la matière et je remercierai vivement ceux qui leur apporteront des réponses !
je voulais savoir quand est-ce qu'il y a diffusion d'un rayonnement sur un atome ?
c'est à dire quand est-ce qu'il y a une diffusion élastique ou inélastique ?
où part l'électron lors d'une diffusion Compton ? revient-il ? (sinon on est dans le cas d'une ionisation)
de plus quelle est la différence entre une ionisation et une diffusion Compton ? dans les deux il y a bien éjection d'un électron non ?
Merci d'avance encore !

Blender82
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[mariposa]

Bonjour,
j'ai une foule de questions à propos des rayonnements et leur interaction avec la matière et je remercierai vivement ceux qui leur apporteront des réponses !
je voulais savoir quand est-ce qu'il y a diffusion d'un rayonnement sur un atome ?
c'est à dire quand est-ce qu'il y a une diffusion élastique ou inélastique ?

Par la suite le photon entrant à une énergie h.w et l'atome a pour ses premiers niveaux des énergies E°, E1 , E2


Quand un photon h.w arrive sur un atome il peut arriver plusieurs choses. Les exemples les plus simples:

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1- Le photon est diffusé par l'atome d'une direction k vers une direction k'. C'est une diffusion élastique.

l'atome est dans le même état avant et après.

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2- Le photon a une énergie h.w telle que cela correspond à la différence d'énergie (E1-E°).

Dans ce cas le photon disparait et l'atome est passé de l'état fondamental E° à l'état excité E1.

Cela correspond en mécanique classique à un choc mou.

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3- Le photon à une énergie supérieure h.w > E1. Dans ce cas un nouveau photon ressort avec l'énergie (h.w -E1) et

l'atome se trouve dans l'état excité E1. C'est le prototype de la collision inélastique.

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4- Le photon h.w a une énergie supérieure à l'énergie de ionisation Ei de l'atome. Le photon disparait. L'atome est ionisé et un électron est libéré

avec une énergie cinétique (h.w - Ei)

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5- le photon a une énergie hw égale à (E2-E°) et ressort 2 photons d'énergie hw1 = (E1- E°) et hw2 = (E2-E1).

L'atome reste dans l'état fondamental. C'est l'exemple même d'un processus non linéaire.

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Dans tous les cas il y a conservation de 4 grandeurs:

Energie E, impulsion P, moment cinétique L, charge électrique Q.

A noter qu'en fait l'atome qui initialement était au repos acquiert nécessairement une impulsion (que l'on peut négliger en première approche)

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où part l'électron lors d'une diffusion Compton ? revient-il ? (sinon on est dans le cas d'une ionisation)
de plus quelle est la différence entre une ionisation et une diffusion Compton ? dans les deux il y a bien éjection d'un électron non ?
Merci d'avance encore !

Dans la diffusion Compton aucune particule (photon et électron) ne possède de structure interne. La diffusion est donc nécessairement élastique

comme la collision entre 2 boules différentes

Il n'est donc question ni d'ionisation, ni d'éjection d'un électron.

[Blender82]

Merci beaucoup encore ;
je ne savais pas qu'il était possible dans le cas d'une diffusion inélastique que le photon cède une partie de son énergie ou du moins je ne l'avais pas compris !
Cependant quelle est la probabilité d'avoir une diffusion élastique ? Il faut que l'énergie du photon soit plutôt faible alors.
Et dans le cas d'une transparence à un rayonnement ? Pourquoi certains matériaux seraient transparents à un type de rayonnement ?
Lorsqu'une feuille noire est laissée au soleil ; elle "chauffe" serait-ce dû à ça ?

3- Le photon à une énergie supérieure h.w > E1. Dans ce cas un nouveau photon ressort avec l'énergie (h.w -E1) et l'atome se trouve dans l'état excité E1. C'est le prototype de la collision inélastique.

ou à ça :

5- le photon a une énergie hw égale à (E2-E°) et ressort 2 photons d'énergie hw1 = (E1- E°) et hw2 = (E2-E1). L'atome reste dans l'état fondamental. C'est l'exemple même d'un processus non linéaire.

Ou c'est encore autre chose ? Comme les atomes sont excités et ils "vibrent" ce qui est représentatif de la chaleur ?
Merci encore !

Blender82

[coussin]

je ne savais pas qu'il était possible dans le cas d'une diffusion inélastique que le photon cède une partie de son énergie ou du moins je ne l'avais pas compris !

Nan, c'est pas possible. Je suis en désaccord avec le point 3 du message de mariposa. Si h.w>E1, il ne se passe rien : le photon est trop désaccordé par rapport à une transition possible.

[A voir en vidéo sur Futura]

[mariposa]

Nan, c'est pas possible. Je suis en désaccord avec le point 3 du message de mariposa. Si h.w>E1, il ne se passe rien : le photon est trop désaccordé par rapport à une transition possible.

Bonjour,


Bien sur que si, ce processus existe.


Il s'agit d'un processus de diffusion inélastique non résonant.

Si par contre en plus on avait eu en plus hw = E2 on aurait eu une processus de diffusion inélastique résonnant

Pour s'en convaincre il suffit de faire un calcul de perturbation au deuxième ordre.

[coussin]

Pis c'est pratique comme truc : plus besoin de processus non linéaires compliqués pour changer la fréquence d'un photon. Suffit d'éclairer franchement hors résonance pour récupérer des photons à l'énergie qu'on veut.

[mariposa]

Pis c'est pratique comme truc : plus besoin de processus non linéaires compliqués pour changer la fréquence d'un photon. Suffit d'éclairer franchement hors résonance pour récupérer des photons à l'énergie qu'on veut.

Exactement, a la différence prêt que la section efficace de diffusion à la résonance est beaucoup plus élevée que hors résonance.

En effet à la résonance la section efficace de diffusion diverge à cause de la forme du dénominateur.

Le point 1 et le point 3 sont 2 processus non résonnants. Le premier s'appelle diffusion Rayleigh. On pourrait appeler l'autre diffusion Rayleigh inélastique.

[coussin]

On pourrait appeler l'autre diffusion Rayleigh inélastique.

On appelle ça la diffusion Raman, je me doute que tu parles de ça.
Mais c'est pas possible avec un atome : l'énergie cédée ou acquise dans le diffusion Raman est d'origine vibrationnelle (niveau vibrationnels d'une molécule ou des phonons pour un solide).

[mariposa]

On appelle ça la diffusion Raman, je me doute que tu parles de ça.
Mais c'est pas possible avec un atome : l'énergie cédée ou acquise dans le diffusion Raman est d'origine vibrationnelle (niveau vibrationnels d'une molécule ou des phonons pour un solide).

C'est exactement çà.


Ce processus appliqué aux molécules dans l'infra-rouge s'appelle diffusion Raman et permet de déterminer les modes de vibro-rotation.

[Blender82]

Et en gros ça donne quoi tout ça ?

[mariposa]

Et en gros ça donne quoi tout ça ?

Je ne comprends pas le sens de ta question!!!

[Blender82]

On appelle ça la diffusion Raman, je me doute que tu parles de ça.
Mais c'est pas possible avec un atome : l'énergie cédée ou acquise dans le diffusion Raman est d'origine vibrationnelle (niveau vibrationnels d'une molécule ou des phonons pour un solide).

Si j'ai bien compris l'article de Wikipédia, un rayonnement peut gagner en énergie ou en perdre si l'atome absorbe ou émet un phonon qui n'est pas une particule en soit mais qui caractérise une agitation d'un ou d'un paquet d'atomes.
En fait il y a des possibilités assez variées de production ou d'absorption d'un rayonnement. Franchement ça me déçoit encore plus de la physique au lycée

[mariposa]

Si j'ai bien compris l'article de Wikipédia, un rayonnement peut gagner en énergie ou en perdre si l'atome absorbe ou émet un phonon qui n'est pas une particule en soit mais qui caractérise une agitation d'un ou d'un paquet d'atomes.
En fait il y a des possibilités assez variées de production ou d'absorption d'un rayonnement. Franchement ça me déçoit encore plus de la physique au lycée

Oui en gros c'est çà.

[Blender82]

Cependant il me semble avoir vu le rapport énergie temps de Heisenberg, si j'en cois l'équation
deltaE x deltaT > k
et donc plus l'atome reste longtemps en état excité et plus l'énergie du photon augmente non ?

[coussin]

et donc plus l'atome reste longtemps en état excité et plus l'énergie du photon augmente non ?

(J'aime bien le « et donc » )
Bah nan. Suffit pas de citer des équations, faut savoir ce qu'elles signifient.
Ça veut pas du tout dire ça cette relation d'incertitude énergie/temps