Photon Et Atome

[invite70745b44]

Bonjour/Bonsoir,

Je cherche une confirmation a propos de ce que j'ai compris : Lorsqu'un photon (hv) issue d'une source de lumière polychromatique par exemple choque un électron du cortège électronique par exemple un électron de la couche fondamental qui est la plus stable et c'elle de plus basse énergie E0 (Couche K) cette électron va passé d'un état fondamental stable a un état excité instable plus concrètement il passe de la couche ou orbital K à la couche L qui est de plus haute énergie E1 par la suite l'électron va se désexcité et revenir à son état d'énergie stable et fondamentale E0 sur la couche K en libérant le photon (hv) qu'il avait absorbé et qui lui avait permis de passé à l'état excité. se photon aura la même énergie mais une trajectoire différente c'est ça ? Mais je veux comprendre par qu'elle phénomène l'électron libère (émet) le surplus d'énergie qu'il avait absorbé provenant du photon incident ? Pourquoi ne reste t'il pas sur la couche L en étant sous forme excité ?
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[invite70745b44]

Dans le cas du laser je comprends pas comment un atome qui est déjà excité peut être encore excité ? Donc si je comprends bien un atome excité peut encore s'excité et donc lors de son retour à l'état fondamentale stable libéré 2 photons ? ainsi de suite ?

[phys4]

Bonjour,
Si un photon est absorbé par un électron de la couche la plus interne, cet électron devra aller prendre une place libre, si les couches K,L M étaient remplies, il devra se mettre sur une couche supérieure. L'énergie du photon devra être assez élevée pour cela.
Le retour à l'équilibre se fera souvent en cascade, un électron de la couche L "descendra" sur la couche K, puis un électron de M descendra sur L, ...
Nous pouvons donc obtenir une série d'émissions à la suite d'une seule excitation. La somme des énergies des photons émis sera inférieure ou égale à l'énergie du premier photon incident.
Au revoir.

[Deedee81]

Salut,

Concernant le phénomène par lequel il réémet le surplus d'énergie plutôt que de rester dans l'état excité, c'est essentiellement un phénomène quantique. L'état excité est instable. C'est presque universel en mécanique quantique d'ailleurs : une transformation se produit si elle permet de libérer de l'énergie et respecte les lois de conservation (en particulier la conservation du moment angulaire, cela peut conduire à des transitions interdites). Ce n'est pas très différent de la mécanique classique si ce n'est qu'un état métastable non perturbé peut rester inchangé en physique classique alors qu'en mécanique quantique il fini quant même par changer d'état.

Après, le diable est dans le détail. C'est bien beau de dire "il va retomber" mais l'idéal serait de comprendre pourquoi il le fait en un certain temps. Le phénomène est probabiliste et la probabilité (ou le temps de demi-vie) est très difficile à calculer. La plupart du temps quand on calcule les différentes états (K, L, etc...) on fait l'approximation (parfois un peu sauvage) que ces états sont stables. Le calcul complet tenant compte de l'émission d'un photon est notoirement difficile et nécessite des approximations difficiles à maîtriser (curieusement l'émission stimulée est plus facile à calculer que l'émission spontanée). Mais la raison de la transition résulte clairement (quand on regarde le lagrangien ou l'équation de Schrödinger) du couplage de l'électron au champ électromagnétique.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite70745b44]

Bonjour j'ai pas compris pour l'émission en cascade je veux bien une explication svp

[invitefc932a14]

Je n'ai pas tout compris de tes questions. Je vais reprendre les 3 grands types d'interractions lumière/atomes.
Pour commencer, un atome a toujours pour but de revenir à l'état fondamental, donc libérer son énergie. (pour qui, pourquoi, j'en sais rien, c'pas mon domaine.)

1- Absorption:
Le photon est absorbé par l'atome, ainsi que son énergie, c'est le principe de base. L'energie doit donc être évacuée, elle peut l'être de diverse forme, y compris sous forme de chaleur.

2- Emission spontanée:
L'atome a absorbé de l'énergie. Cette énergie est suffisante pour émettre un photon dont l'énergie sera égale à la différence de potentiel des 2 niveaux. (Eb-Ea = hv).

3- Emission stimulée:
Le principe reste identique au spontanée, cependant, l'atome absorbe au même moment un photon. Lors de la réémission d'énergie, le photon initial sera cloné. Si l'on place 2 miroirs parrallèles autours d'une cavité dans laquelle se situent des atomes alimentés en énergie, les photons clonés seront les mêmes, et tous dans la direction perpendiculaire aux miroirs, c'est l'effet laser.

Est ce que cela répond à ta question?

[invite70745b44]

En faite mon problème je n'arrive pas à comprendre l'amplification en cascade dans le système du LASER, le reste c'est bon mais c'est juste au niveau du mode de fonctionnement du LASER avec l'amplification ou stimulation en cascade je sais pas comment vous appelez ça j'ai un peu de mal... Merci pour vos futures explications.

[coussin]

Dans le laser, il y a compétition entre émissions spontanée et stimulée. L'émission spontanée n'est pas bonne : les photons émis le sont dans des directions aléatoires. C'est donc nuisible. On doit donc s'assurer qu'il y ait plus d'émission stimulée que d'émission spontanée. Pour cela, on s'arrange pour que les atomes du matériau que l'on veut faire laser soient maintenus dans l'état excité. On appelle ça l'inversion de population : plus d'atomes excités qu'il n'y a d'atomes dans l'état fondamental. Ça se fait habituellement avec un milieu à gain qui est lui-même "pompé" par un autre laser.
Quand y a plus d'émission stimulée que spontanée, ça "lase" et ça s'auto-entretien.

[invite70745b44]

Donc si je comprends bien on a dés le départ des atomes excités c'est à dire des électrons du cortège électronique qui se trouve dans des niveaux d'énergies élevés genre si un électron qui normalement doit se trouvé sur la couche K vue qu'il est excité il est positionné sur la couche L lorsqu'un photon incident le "choc" il va absorbé son énergie et passé sur un autre couche de plus haute énergie qui le correspond c'est à dire M pour revenir a son état fondamental c'est à dire à la couche K il va libéré 2 photons c'est ça ? mais du coup on va perdre en atome excité non ?