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Spectre d'absorption et d'émission de photons par un corps pur à l'état gazeux



  1. #1
    Sacha97

    Spectre d'absorption et d'émission de photons par un corps pur à l'état gazeux

    Bonjour à tous

    Tout d'abords, je tiens à préciser que je poursuis des études en biologie et que, par conséquent, mes bases en physiques et chimie contiennent d'importantes lacunes; j'espère donc ne pas faire de grossière erreur dans mes raisonnements.

    Concernant ma question, considérons un corps pur simple à l'état gazeux, que j'appellerai X.

    Je me base alors sur les assertions suivantes:
    1) Les électrons de X peuvent absorber et émettre des photons.
    2) La longueur d'onde des photons absorber et émis par les électrons de X est identique. Autrement dit, les électrons absorbent une certaine quantité d'énergie et émettent exactement cette même quantité. (*)
    3) Lors de l'absorption de photon par un électron de X, toute l'énergie est absorbée; un photon ne peut pas être partagé entre différents électrons et il n'y a pas de perte énergétique lors de l'absorption.
    4) Lorsque les électrons de X absorbent des photons, ils se déplacent de leur orbitale atomique vers une orbitale atomique de plus riche énergie. Inversement, lorsque les électrons de X émettent des photons, ils retournent à l'orbitale atomique disponible la moins riche en énergie.

    (*) Cette assertion me semble la plus discutable. Cependant, j'ai été spécifiquement demander à un professeur de biophysique si c'était réellement le cas et il ma certifié que c'est bel et bien le cas (i.e. la longueur d'onde des photons absorbés et émis par X est exactement la même).

    Ma question est donc la suivante:
    Comment le déplacement des électrons de X, lors de l'absorption et émission de photons, peut-elle se faire sans perte énergétique? Autrement dit, comment un objet ayant une masse (i.e. un électron) peut-il se déplacer sans perte énergétique (i.e. les photons absorbés et émis ont la même longueur d'onde) ?

    Je me doute bien qu'ils manquent des connaissances dans mon raisonnement, d'où ma sollicitation.

    Merci d'avance

    -----


  2. #2
    Sethy

    Re : Spectre d'absorption et d'émission de photons par un corps pur à l'état gazeux

    Citation Envoyé par Sacha97 Voir le message
    Ma question est donc la suivante:
    Comment le déplacement des électrons de X, lors de l'absorption et émission de photons, peut-elle se faire sans perte énergétique?
    Merci d'avance
    Je vais laisser les spécialistes répondre à propos de l'absorption et l'émission de photons par la matière.

    Par contre, pour ce point précis, il faut bien se rappeler le principe de conservation de l'énergie.

    Il est vrai que dans la vie de tous les jours, on parle souvent de "consommation" d'énergie ou de "perte" d'énergie mais c'est un abus de langage. Il faudrait plutôt parler de conversion d'énergie utile (exemple : mécanique, électrique, chimique, ...) en énergie moins utile (chaleur).

  3. #3
    Resartus

    Re : Spectre d'absorption et d'émission de photons par un corps pur à l'état gazeux

    Bonjour,
    Il y a bien en effet une légère différence d'énergie entre absorption et réémission, car le photon fournit non seulement de l'énergie, mais aussi de la quantité de mouvement, qui va faire "osciller" le nuage électronique de l'atome. Le noyau va, plus lentement, suivre son nuage, et ainsi acquérir une certaine vitesse et énergie cinétique.
    Donc un noyau parfaitement immobile au départ a besoin d'un chouia plus d'énergie que le gap entre niveaux pour s'exciter, et réciproquement un atome excité immobile au départ émettra à une fréquence légèrement plus basse.
    Mais il faut des mesures très précises dans des gaz raréfiés et près du zero absolu pour détecter ces écarts.
    Dès que le gaz est plus dense, l'agitation thermique va camoufler tout cela.
    Why, sometimes I've believed as many as six impossible things before breakfast

  4. #4
    Sacha97

    Re : Spectre d'absorption et d'émission de photons par un corps pur à l'état gazeux

    Bonjour et merci de vos réponses.

    Citation Envoyé par Sethy Voir le message
    Je vais laisser les spécialistes répondre à propos de l'absorption et l'émission de photons par la matière.

    Par contre, pour ce point précis, il faut bien se rappeler le principe de conservation de l'énergie.

    Il est vrai que dans la vie de tous les jours, on parle souvent de "consommation" d'énergie ou de "perte" d'énergie mais c'est un abus de langage. Il faudrait plutôt parler de conversion d'énergie utile (exemple : mécanique, électrique, chimique, ...) en énergie moins utile (chaleur).
    C'est vrai que ce n'était pas bien formulé; j'aurais plutôt dû demander comment le déplacement de l'électron pouvait se faire sans transformation d'énergie électromagnétique en énergie cinétique et potentielle. (Je ne suis cependant pas sûr que "énergie électromagnétique" soit le bon terme pour désigner l'énergie d'un photon).

    Citation Envoyé par Resartus Voir le message
    Bonjour,
    Il y a bien en effet une légère différence d'énergie entre absorption et réémission, car le photon fournit non seulement de l'énergie, mais aussi de la quantité de mouvement, qui va faire "osciller" le nuage électronique de l'atome. Le noyau va, plus lentement, suivre son nuage, et ainsi acquérir une certaine vitesse et énergie cinétique.
    Donc un noyau parfaitement immobile au départ a besoin d'un chouia plus d'énergie que le gap entre niveaux pour s'exciter, et réciproquement un atome excité immobile au départ émettra à une fréquence légèrement plus basse.
    Mais il faut des mesures très précises dans des gaz raréfiés et près du zero absolu pour détecter ces écarts.
    Dès que le gaz est plus dense, l'agitation thermique va camoufler tout cela.
    D'accord, merci beaucoup pour cette réponse qui résout parfaitement mon problème!

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