Augmentation de la fréquence d'une onde électromagnétique

[Blender82]

Bonjour,
je m'interrogeais à propos de la capacité qu'ont certains matériaux de "transformer" un rayonnement électromagnétique en un autre.
Je m'explique par des exemples : dans les boites de nuits sont utilisés de tubes de lumière noire et tous les vêtements en nylon transforment une partie des ultraviolets émis en lumière bleue (cf : Jean Pierre Petit Pour quelques ampères de plus...), il en est de même avec la fluorescéine, l'enduit des tubes fluorescents, des lampes fluocompactes, ect...
Et il y a d'autres exemples qui jonglent à l'extérieur du domaine visible.
Seulement je me suis posé la question : POURQUOI ?
J'ai tout de suite pensé à une sorte de diffusion Crompton mais je n'en suis pas sûr...
Je vous remercie d'avance pour vos réponses à ce sujet !

Blender82
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[Rhodes77]

Bonjour,

D'abord la question à se poser n'est pas "pourquoi ?" mais "comment ?"
Cela s'explique assez simplement si vous avez des notions de mécanique quantique : l'énergie absorbée pour ce rayonnement provoque une transition vers un niveau d'énergie supérieure. Lors de la desexcitation, plusieurs transitions vers le niveau fondamental, donc inférieur, sont possibles. Certaines sont radiatives (émission de radiations), d'autres sont non-radiatives. L'énergie emmagasinée n'est pas donc nécessairement intégralement restituée sous forme de rayonnement, et donc le rayonnement ré-émis n'a pas nécessairement la même énergie que l'original, et donc pas la même longueur d'onde ou "couleur".
Fouillez Wiki et Google au sujet de la fluorescence, de la phosphorescence et des fameuses transitions.

Bonne soirée.

[Blender82]

Ahhh oui, je l'avais complètement occulté ce truc ! Je m'en excuse...
Cependant, lorsque l'on regarde des spectres de ces lampes, on remarque qu'il forme des "bandes", ce rayonnement est-il réellement continu ou est-il composée d'une infinité de raies tellement proche qu'à l'aide d'un simple prisme il n'est pas possible de les différencier ?
Personnellement, cela me fait penser à un "étalement" du spectre électromagnétique. Pourquoi étalement parce que l'on passe d'une émission de raies des vapeurs de mercure par exemple à une émission continue issue du revêtement fluorescent. Il doit y avoir une explication à cela, non ?

Blender82

[Rhodes77]

Re,

Y a pas de mal ! Certainement pas de là à s'en cogner la tête contre les murs du moins.
La notion de bande et de raie est déjà toute relative car une bande peut s'avérer être une large raie (cas continu) ou bien la juxtaposition serrée de raies (cas discret) avec la limite qu'on sait compte-tenu de nos instruments.
Certaines espèces possèdent un spectre de raie, d'autres de bandes, d'autres encore des deux, et j'ignore complètement la composition des lampes dont vous observez le spectre !
Quant à ce que vous appelez "étalement" du spectre, sauf à considérer plusieurs transitions différentes avec des niveaux "serrés", je ne vois guère ce que vous entendez.

Bonne soirée.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Blender82]

Ce que j'entend par étalement, c'est le passage d'un spectre de raies à un spectre continu.
Ma question subsidiaire est la suivante : est-il possible ou non de passer d'un spectre de raies à un spectre continu ?
L'inverse est possible, je le sais mais dans ce cas je n'en ai aucune idée... Et aucune recherche n'est favorable à ma réponse (à moins que je ne tape pas les bonnes choses !)

Blender82

PS : les murs tiennent malgré que la maison soit en vielles pierres

[invitef73a730a]

Bonjour,

La nature du spectre d'un objet dépend de sa structure. Très schématiquement, lorsque le système est dans un état lié (c'est à dire lorsque la somme de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle est inférieur à 0) alors les niveaux d'énergies du système seront discrets, et le spectre sera un spectre de raie. Dans le cas inverse, le système aura un spectre d'énergie continue.
Maintenant, pour des systèmes liés, certains phénomènes "lissent" le spectre, ce qui fait que l'on obtient quelque fois des bandes.
D'une part, lorsque les niveaux d'énergie sont très rapprochées, les raies tendent à se chevaucher (cela peut être le cas lorsque le système possède beaucoup de degré de liberté, où lorsque l'on approche du niveau d'énergie de libération ou enfin lorsque la zone dans laquelle sont liées les électrons est très grande). Mais d'autre part, pour qu'il y est réellement chevauchement, il faut que les raies en question possèdent une épaisseur. Cette épaisseur s'explique par les phénomènes suivants :

-Le pouvoir limité de résolution de l'instrumentation d'observation.
-L'effet Doppler (les molécules ou les atomes bougent sans cesse, et selon que l'atome ou la molécule s'éloigne ou se rapproche de l'observateur, son spectre se décale vers le rouge ou le violet : il y a ainsi étalement de la raie).
-Les chocs que subissent les molécules (entre elles ou avec les molécules d'autres substances), qui tendent à perturber aléatoirement les niveaux d'énergies et donc encore une fois étaler les raies.
-Enfin à cause d'une raison fondamentale qui est l'interaction entre les électrons de l'objet et le champ électromagnétique. Cette interaction agit sur les électrons comme un potentiel perturbatif dépendant du temps, même en l'absence de toute source de champ électromagnétique extérieur, et perturbe elle aussi les niveaux d'énergie de l'électron, produisant ainsi un épaississement des raies, qui cette fois-ci, contrairement aux cas précédents ne peut pas être évité (ni par une amélioration du pouvoir de résolution du spectroscope, ni par une baisse de la température ou une amélioration du vide dans lequel se meuvent les molécules).

[LPFR]

Bonjour.
Dans les boites de nuit, ce que vous voyez est la fluorescence des certains colorants éclairés par de la lumière UV (comme celle utilisée dans les détecteurs de faux billets). Le processus est celui décrit par Rhodes77. En fait, je pense que Rhodes77 a écrit phosphorescence à la place de fluorescence. La différence est que la phosphorescence est de la "fluorescence avec du retard" ou la fluorescence est de la "phosphorescence instantanée".

Les spectres atomiques sont des spectres de raies. Les spectres moléculaires sont des spectres "à bandes". Ceci est du, grosso modo, au fait que les noyaux sont tout le temps en train de osciller dans la molécule elle même et les niveaux d'énergie des électrons se trouvent étalés.
Il est malheureux que les spectres moléculaires soient pudiquement passés sous silence dans les cours de physique. Comme s'il s'agissait d'une maladie honteuse de la matière.

Mais on n'étale pas un spectre à raies, pas plus qu'on ne transforme un spectre à bandes dans un spectre à raies.
Le mieux que l'on peut faire est de fabriquer des multiples d'une fréquence avec des diélectriques non linéaires et des lumières très intenses. Ceci est fait dans les pointeurs laser verts: de la lumière infrarouge est utilisée pour fabriquer de la lumière verte.
Au revoir.

[coussin]

[…] Les spectres moléculaires sont des spectres "à bandes". […]

Ça dépend : pour les petites molécules, les spectres sont résolus

[coussin]

Pour le passage sous silence, c'est surement parce que c'est beaucoup plus (trop ?) compliqué. Dériver proprement l'Hamiltonien d'une molécule diatomique, ça s'enseigne en Master, pas avant.