Désexcitation,éxcitation des atomes

[Yaxlei]

Bonjour j'ai quelques questions sur la désexcitation des electrons :

Etant donné qu'un électron émet un photon pour se desexciter est ce que cette émission est aléatoire ou peut on la prédire dans le temps ?

Est-il simple d'éxciter un électron ? (simple dans le sens où on ajuste à envoyer un laser de longueur d'onde et de fréquence exacte pour un changement d'orbite voulue)

imaginons un groupe d'atome , certains atomes avec des electrons exités d'autres non est ce qu'il y aurait un moyen de bouger seulement ceux éxités en "sans fil" en gros avec des champs qu'importe leurs natures?

Merci de vos réponses j'éspère avoir été clair

Bonne soirée.
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[Resartus]

Bonjour,

On connait juste la probabilité de capture d'un photon par l'électron qui se trouve dans un certain niveau d'énergie. On ne peut pas prédire quand cela se produira effectivement, mais elle est maximum quand le photon a la bonne énergie pour que l'électron passe à un niveau supérieur, et décroit assez rapidement autour de ce pic. Chacune des transitions possibles a sa propre probabilité

En sens inverse, il y a deux phénomènes distincts :
1) dans l'émission spontanée, le moment où l'électron va retomber en émettant un photon n'est pas prévisible, mais on peut connaitre la durée de vie (c'est un peu comparable à ce qui se passe en radioactivité)

2) ce qui est très original (et difficile à expliquer autrement que par la mécanique quantique), est qu'il existe l'émission stimulée, c'est à dire que la probabilité de se désexciter est très fortement augmentée quand l'atome est éclairé par un rayonnement qui a à peu prés la même fréquence, et ce qui est magique, c'est que le photon émis est pratiquement identique à celui qui a causé la désexcitation (et qui est toujours là). Il y a eu duplication cohérente.

C'est grâce à cela qu'on peut fabriquer des lasers, c'est à dire des rayonnements où tous les photons sont en phase.
Il suffit pour cela de réussir à créer beaucoup d'atomes dans l'état excité (on appelle cela une inversion de population), et ensuite (en shématisant), le premier qui se désexcite spontanément va entrainer tous les autres…

Pour ce qui est de la nature des rayonnements, la polarisation peut avoir une influence en fonction des spins respectifs des deux niveaux concernés, mais c'est un peu compliqué à décrire sur un forum

[Sethy]

Sur wiki, je trouve comme durée de vie caractéristique pour l'état excité responsable de la fluorescence des temps de l'ordre de la picoseconde (10^-12 seconde).

Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Fluorescence

[Yaxlei]

Merci de votre réponse,

si j'ai bien compris un atome éxcité aura de grande chance d'émettre un rayonnement d'énergie E si'il est soumis à un autre rayonnment d'énergie E externe


la direction du photon emis est elle aléatoire ?

merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[Sethy]

Merci de votre réponse,

si j'ai bien compris un atome éxcité aura de grande chance d'émettre un rayonnement d'énergie E si'il est soumis à un autre rayonnment d'énergie E externe


la direction du photon emis est elle aléatoire ?

merci

Dans un laser ? Non, si je ne me trompe pas elle est dans la même direction que le photon qui induit la désexcitation et en plus, de même phase.

La difficulté, c'est d'avoir suffisamment d'atomes excités. Pour cela, l'une des techniques est de faire un "pompage" qui inverse en plus les populations. Mais là, vous devez en apprendre plus sur le laser.

[Deedee81]

Salut,

Dans un laser ? Non, si je ne me trompe pas elle est dans la même direction que le photon qui induit la désexcitation et en plus, de même phase.

Tu te trompes pas. L'état du photon émit étant strictement identique à l'état du photon incident. Ceci est dû au fait que la probabilité d'émission dans le même étant est d'autant amplifiée qu'il y a déjà beaucoup de photons dans le même état, * n (nombre de particules) si ma mémoire est bonne (un comportement grégaire typique des bosons).

Voir le cours de Feynman, il est exceptionnellement clair sur ce sujet

Au départ, lorsque le photon incident arrive (en fait dû à une désexcitation) il y a une probabilité relativement modeste de désexcitation induite, mais dès que quelques photons sont émis... la proba grimpe et hop : d'où le terme "d'amplification" induite.

Notons aussi que la forme de la cavité avec ses deux miroirs réfléchissants (dont l'un un chouillat semi-transparent) favorise les photons avec un état particulier (tant en phase qu'en longueur d'onde). C'es la cavité qui impose l'état. Ainsi que le caractère monomode ou multimode (plusieurs longueurs d'ondes). Les cavités longues sont plus puissantes (souvent des lasers à CO2) mais multimodes, ce qui peut aussi se régler par divers dispositifs sélectionnant une longueur d'onde (si nécessaire).