Qu'est-ce qui donne leur couleur aux objets au niveau atomique ?

[invitef7057954]

Lorsque l'on parle de couleur j'entends toujours dire que les objets absorbent tous plus ou moins de lumière et qu'ils en réfléchissent une partie (ou pas) et que c'est ce phénomène qui leur donne leur couleur.

Cette explication ne me convient plus et, étant en train d'étudier le modèle quantique de l'atome, je me demande aujourd'hui comment cela se passe réellement au niveau atomique. Est-ce que cette lumière réfléchie est due au passage d'un état excité à un l'état fondamental des atomes préalablement excités par les photons ?
Mais si c'est bien le cas, qu'est-ce qui fait la transparence de certains milieux comme l'air ou l'eau alors qu'ils sont eux aussi constitués d'atomes ? Renvoient-ils des longueurs d'ondes que nous ne pouvons percevoir ?
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[invite6dffde4c]

Bonjour.
Dans certains objets, comme les rubis, la couleur est due à des niveaux atomiques d'impuretés isolées incluses dans la maille du cristal. C'est le seul cas de couleur due aux niveaux atomiques qui me vient à l'esprit.

En dehors de ce cas, la couleur des objets n'a strictement rien à voir avec les niveaux d'excitation des (électrons des) atomes.
Les atomes dans un solide ou dans une molécule donnent lieu à des niveaux d'énergie totalement différents de ceux d'un atome isole.
Avez-vous remarqué que, à part l'or et le cuivre, tous les métaux sont gris ?
Ceci est du à la structure de niveaux d'énergie quand les atomes se regroupent dans un métal. Cherchez du côté de "structure de bandes".

Dans certains objets, comme les rubis, la couleur est due à des niveaux atomiques d'impuretés isolées incluses dans la maille du cristal. C'est le seul cas de couleur due aux niveaux atomiques qui me vient à l'esprit.

L'autre raison des couleurs est celle des molécules de colorant. Ces molécules ont des niveaux d'énergie étalées et ont des bandes d'énergie d'absorption et non des lignes d'absorption, comme les atomes. C'est la raison de la couleur de la plupart d'objets colorées que nous voyons.

Autres raisons sont possibles, comme celle qui colore les ailes des papillons et les plumes de certains oiseaux. C'est de la diffraction, un peu comme celle de l'iridescence des pellicules d'eau savonneuse.

Et oui, les gaz ou liquides transparents absorbent certaines longueurs d'onde . Et d'autres objets opaques absorbent le visible mais laissent passer l'infrarouge ou l'UV
Au revoir.

[invite6243ff93]

bonsoir
je pensais que le phénomène d'interférence et non de diffraction était responsable des couleurs sur les ailes de certains papillons et des couleurs d'une bulle de savon, c'est une erreur de ma part ?
merci

[invite6dffde4c]

bonsoir
je pensais que le phénomène d'interférence et non de diffraction était responsable des couleurs sur les ailes de certains papillons et des couleurs d'une bulle de savon, c'est une erreur de ma part ?
merci

Re.
Je pense qu'il y a les deux. La couleur changeante des plumes de certains oiseaux doit être plus de la diffraction que de l'interférence. Mais pour les papillons, vous avez raison, c'est de l'interférence.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite67c6ab38]

Salut,

C'est donc le réseau cristalographique (ou pas) de la matière qui lui donne une couleur ? Ainsi une architecture précise d'atomes "absorberait" certaines fréquences pour ne nous en rendre que certaines et ansi méner aux couleurs ?

Je profite de cette discussion pour poser une autre question. Corrigez-moi si je me trompe.

Prenons une lampe au sodium par exemple. Lorsque l'atome de sodium change de couche électronique, celui emet un rayonnement de lumière ( le h.v de Planck). Ce rayonnement est orangé pour le sodium. Ce qui me taraude c'est que ce rayonnement doit être d'une durée très très ponctuelle. Pourquoi donc la lampe reste continuement allumé.

Est-ce parce que les atomes de sodium de la lampe émettent tous à un instant différent en moyenne et qu'ils peuvent émettre beaucoup de fois et sucessivement à une fréquence très élevé ? En ce cas, la lampe ne fonctionne plus lorque tous les atomes de sodium sont passés dans un état "excités" et qu'ils n'y a plus d'électrons qui changent de couche électronique ? En ce cas, me suffit-il d'éteindre la lampe pour que les atomes retournent dans leurs états stables pour que je puisse après recommencer ?

Merci.

[damastate]

Il n'y a pas également un lien avec les liaisons conjugués dans une molécule ? Il me semble qu'une molécule sans double liaison sera incolore et plus elle a de double liaison conjugué et plus le maximum d'absorption sera dans les petites longueurs d'ondes.
LPFR je voulais savoir si tu pouvais préciser ton explication sur pourquoi les métaux sont gris. Je n'arrive pas à voir le lien avec la structure de bandes

[phys4]

Ce qui me taraude c'est que ce rayonnement doit être d'une durée très très ponctuelle. Pourquoi donc la lampe reste continuement allumé.

Est-ce parce que les atomes de sodium de la lampe émettent tous à un instant différent en moyenne et qu'ils peuvent émettre beaucoup de fois et successivement à une fréquence très élevé ? .

Bonjour, le gaz de sodium se trouve dans un mélange ionisé parcouru par un courant.

Les électrons ont une énergie suffisante pour exciter les atomes de sodium.
Les atomes émettent l'un après l'autre et sont excités de nouveau par les électrons du courant, le cycle a lieu un grand nombre de fois par seconde.

[invite6dffde4c]

Re.
Les métaux sont gris parce qu'ils sont conducteurs et qu'ils conduisent aussi aux fréquences du visible. Et comme ils sont conducteurs, le champ électrique induit des courants en surface qui créent une onde "réfléchie".
Et s'ils sont conducteurs c'est parce que leur dernière bande d'énergie n'est pas pleine.
Il ils sont gris et non totalement réfléchissants parce qu'ils ne sont pas des conducteurs parfaits. Une partie de l'énergie est perdue dans la résistance électrique de la surface.

Ce n'est pas le réseau cristallographique qui donne la couleur directement. Mais il est plus ou moins responsable. Beaucoup dans les métaux mais moins dans les cristaux transparents et dans les verres.
Dans une lampe de sodium ou similaire, les électrons du courant qui y circule sont accélérés par le champ électrique et ionisent les atomes (ou molécules) du gaz en permanence. Ces atomes ionisés un une durée de vie très courte et ils capturent des électrons qui tombent à leur niveau de base en émettant un ou plusieurs photons. Et ceci se passe en permanence sur des quantités d'atomes par seconde Plutôt dans les 10^18 que dans les milliards par seconde.

Vous ne pouvez pas faire passer tous les atomes à l'état excité. Ni même une petite partie. Cela correspondrait à un gaz tellement chaud que sa température serait négative (on en discute pas de çà ce soir).
La durée de vie des atomes excités est de l'ordre de 10 ns. Donc, vous n'avez pas besoin déteindre la lampe longtemps.
Au revoir

[invitef7057954]

Merci LPFR pour tes réponses précises.
Je comprends pourquoi j'avais beaucoup de mal à trouver les réponses à mes questions étant donné que je cherchais dans la mauvaise direction.

[invitef9da3eb4]

je vais essayer de reformuler la question, car moi aussi elle me tracasse
pourquoi par exemple l'oxyde de fer est rouge? ça on le sait déjà "parce qu’il n'absorbe pas cette couleur", mais alors les autres couleurs pourquoi sont-elles absorbées, est-ce à cause de l'activité électronique de l'atome? des liaisons au sein de la molécule?
et si cette dernière proposition est juste, que se passe à la molécules quand on la place dans l'obscurité, elle change de conformations ou de propriétés?

[invite6dffde4c]

je vais essayer de reformuler la question, car moi aussi elle me tracasse
pourquoi par exemple l'oxyde de fer est rouge? ça on le sait déjà "parce qu’il n'absorbe pas cette couleur", mais alors les autres couleurs pourquoi sont-elles absorbées, est-ce à cause de l'activité électronique de l'atome? des liaisons au sein de la molécule?
et si cette dernière proposition est juste, que se passe à la molécules quand on la place dans l'obscurité, elle change de conformations ou de propriétés?

Bonjour.
Les substances ont des couleurs, non pas parce qu'elles émettent de la lumière, mais parce qu'elles absorbent une partie de la lumière que les éclaire.
Dans le noir toutes les substances sont noires: elles n'émettent rien et on ne le voit pas.
Et les couleurs absorbées dépendent des configurations moléculaires du composé chimique. Et cette configuration ne change pas dans le noir.

Certaines substances émettent de la lumière et sont visibles dans le noir même si elles ne sont pas éclairées. C'est le cas de substances phosphorescentes et d'autres cas d'espèces comme certains produits radioactifs ou des mélanges avec des produits radioactifs. D'autres cas de lumière mise sont celles de la bioluminescence (vers luisants, lucioles) ou de la chimioluminescence (phosphore blanc, luminol). Mais dans ce cas c'est une réaction chimique qui donne lieu à l'émission.
Et toutes les substances, y compris votre corps, emmètrent du rayonnement thermique dans l'infrarouge qui ne sont visibles qu'avec des cameras thermiques.

Au revoir.

[invitef9da3eb4]

merci,
et d'accord, mais je me demande tjrs qu'est ce qui fait la différence des couleurs entre les substances
bon, vous m'avez dit que c'est la configuration moléculaire, dois-je comprendre là que c'est la réfraction de la lumière ?!

[invitef9da3eb4]

j'ai trouvé dans une autre discussion ( http://forums.futura-sciences.com/ch...e-couleur.html ) une réponse décrivant à peu près ce que je pense être la vrai raison de ce phénomène et qui stipule que

- on perçoit un objet rouge parce que les électrons de ses atomes absorbent seulement le rouge dans la lumière blanche (laissant passer au travers de lui les autres couleurs), puis se désexcitent en émettant ce même rouge.

c'est presque ce que je voulais dire dans mon premier message, rien que moi je pensais que l'électron absorbe toute la lumière, s'excite, passe à la couche supérieure et puis revient à sa couche d'origine en libérant de l'énergie (comme le principe de la spectrométrie d'émission atomique), mais là pour le noir ça ne sera pas vrai car si on applique cette hypothèse ceci voudra dire que l’électron n'est pas revenu à son orbite...
en plus, rien n'affirme cela "scientifiquement" à ce que je sache
mais du moins, cette théorie ne contre-dit pas celle qu'on cannait tous, disant que

- l'objet apparaît rouge car c'est la seule couleur que l'objet n'absorbe pas dans la lumière blanche.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Comme vous pouvez le constater, les deux réponses de BillyNut's sont contradictoires. C'est la seconde qui est la bonne. Dans la première ses doigts ont fourché sur le clavier.

Sauf que ceci ne concerne pas les substances. Uniquement les gaz monoatomiques.
Dans le las ces molécules dans un liquide ou un solide, ce sont les niveaux moléculaires et non atomiques qui jouent.

Les électrons qui montent en niveau ne reviennent pas, le plus souvent, en émettant un photon de même énergie ("même couleur"). Ils reviennent par un chemin plus compliqué de niveaux et l'émission ne se fait pas avec la même couleur. Un peu comme dans la fluorescence.

Rien à voir avec la réfraction de la lumière.
Au revoir.

[invitef9da3eb4]

oui, je sais pour la première réponse, c'est pour ça que je l'ai suivi par mon commentaire

et je comprend qu'au niveau moléculaire c'est autre chose, puisque j'ai évoqué la théorie des liaisons dans les messages précédents

mais puisque ce n'est ni ça ni l'autre, en plus vous avez exclu l'idée de réfraction,
alors, c'est quoi, si vous permettez bien sûr, puisque vous me semblez maîtriser le domaine ? car pour moi, rien ne se fait au hasard, si une ou plusieurs bandes de lumière sont absorbées c'est qu'il y a une raison et pas seulement parce que la couleur de la matière est comme ça..

merci à vous

[invite6dffde4c]

Re.
La physique, et les sciences en général, ne répondent pas aux "pourquoi", mais aux "comment". Les "pourquoi" sont du domaine religieux ou philosophique.

Les niveaux d'énergie moléculaires sont différents d'un composé à un autre. C'est comme ça et c'est la raisons de l'absorption des différentes bandes de couleur.
De même que les niveaux atomiques sont différents pour chaque atome et même pour chaque isotope.
Et ces niveaux atomiques différents donnent lieu à des niveaux moléculaires différents quand les atomes se combinent.
A+

[maxwellien]

Bonjour, si c'est pas les électrons qui absorbent l'énergie c'est quoi? Quel est la nature de l'énergie du niveau moléculaire?

[invite6dffde4c]

Re.
Ce sont bien les électrons qui absorbent l'énergie pour monter à un niveau supérieur.
A+

[maxwellien]

Pourquoi les électrons émmettent dans l'infrarouge pour se désexciter? Par exemple pour le noir les électrons absorbent toutes les fréquences et redonnent de l'infrarouge, ce qui explique que le noir chauffe plus.

[maxwellien]

Alors quelqu'un a une idée...