Niveau d'énergie du Phosphore

[Koala2]

Bonjour tout le monde, j'ai un problème,

Dans mon grand oral de physique à un moment je parle de l'éjection d'un photon du phosphore sous l'effet d'un électron.

Comme on peut le voir ici : https://fr.wikipedia.org/wiki/Phosphore
Le niveau stable du phosphore est de 10,5 eV et son premier niveau d'excitation est de 20 eV.
Autrement dit il faut une énergie de 9,5 eV pour qu'il émette un photon (à supposé qu'il l'excite au niveau le plus bas)

Mais par le site http://ostralo.net
On a http://www.noelshack.com/2022-22-2-1...-phosphore.png
Autrement dit le photon sort avec une énergie d'environ 2.2 eV (puisque on a une lumière verte), d'après l'équation E = h x c/L

Ma question est donc la suivante : Est-il possible qu'un électrons frappe le phosphore d'une énergie beaucoup plus élevé qu'à laquelle le photon sort ?

Merci d'avance pour vos réponses
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[Koala2]

J'imagine que c'est dû au fait que le phosphore n'est pas un métal ??

[Deedee81]

Salut,

Oui, c'est tout à fait possible. L'électron peut se retrouver dans un état fort excité avec émission en cascade de photons d'énergie plus faible. Il peut aussi y avoir dissipation par désexcitation non radiative (par exemple avec formation de phonons = vibrations du réseau moléculaire, donc échauffement).

J'imagine que c'est dû au fait que le phosphore n'est pas un métal ??

Non, ce n'est pas spécialement lié à ça. Ceci dit les comportements précis dans chaque cas sont très particulier et dépendent tant de la structure électronique de l'atome que de la structure moléculaire (et donc en particulier l'état métallique où la présence d'électrons libres donne des propriétés comme le caractère "miroir" des métaux).

[Resartus]

Bonjour,
Un photon n'est pas emis quand l'électron est excité, mais quand il redescend. Et comme il a pu monter plus au moins haut, ensuite il n'est pas obligé de redescendre directement.
Et savoir quels sont les niveaux de départ et d'arrivée correspondant à chaque raie observée d'un atome quelconque est une question très compliquée dès qu'il y a plus d'un électron, car il y a des tas d'interactions possibles (entre électrons et avec le spin du noyau).


Si cela vous intéresse, voici un lien vers une base de données publique qui donne toutes les informations (mais je crains qu'il ne vous faille attendre le niveau master minimum pour tout comprendre)
https://www.nist.gov/pml/atomic-spectroscopy-databases

[A voir en vidéo sur Futura]

[gts2]

Bonjour,

Le niveau stable est bien à 10,5 eV (ionisation donc passage d'un électron du niveau stable à 0)
- 20 eV N'est PAS le premier niveau d'excitation, c'est le passage de P⁺ à P²⁺

Le premier niveau d'excitation est au-dessus du niveau stable, donc quelque part entre 10,5 et 0, on peut imaginer que l'écart soit de 2,2 eV
Voir par ex. methodephysique

[Deedee81]

Croisement de la mort qui tue. Mais complémentaire Merci pour la vérif des énergies d'excitation gts2, j'aurais dû vérifier !

[Koala2]

A d'accord je vais faire des recherches sur la désexcitation non radiative, mais en gros ce serait possible grâce à la formation de phonon. L'électron durant sa collision avec le phosphore entrainerai une formation de phonon (donc une baisse d'énergie). Et les phonons seraient une énergie de vibration si je comprends bien ?

Ou alors selon gts2 ce n'est juste pas le bon niveau d'excitation, mais comment l'a-t-on alors, je suppose juste dans mon oral ?

[Deedee81]

A d'accord je vais faire des recherches sur la désexcitation non radiative, mais en gros ce serait possible grâce à la formation de phonon. L'électron durant sa collision avec le phosphore entrainerai une formation de phonon (donc une baisse d'énergie). Et les phonons seraient une énergie de vibration si je comprends bien ?

Ou alors selon gts2 ce n'est juste pas le bon niveau d'excitation, mais comment l'a-t-on alors, je suppose juste dans mon oral ?

Bon, le non radiatif peut-être intéressant mais je pense que c'est plutôt une question de niveau d'excitation comme l'a dit gts2. Ceci dit les niveaux d'énergie d'excitation du phosphore ne sont pas facile à trouver.
J'ai trouvé ça https://www.universalis.fr/encyclope...e-elementaire/
mais d'autres ici donneront peut-être une meilleure source

[Koala2]

"Bon, le non radiatif peut-être intéressant mais je pense que c'est plutôt une question de niveau d'excitation comme l'a dit gts2. Ceci dit les niveaux d'énergie d'excitation du phosphore ne sont pas facile à trouver.
J'ai trouvé ça https://www.universalis.fr/encyclope...e-elementaire/
mais d'autres ici donneront peut-être une meilleure source"

Alors j'ai aussi vu dans le cas que j'étudie que il s'agit de phosphore synthétique : ZnS:Cu,Al

Mais je ne sais pas trop comment relier ça.
On pourrait penser du coup qu'il s'agirait d'un niveau d'énergie différent ou d'une énergie de gap non ? Mais alors là je n'ai rien trouvé dessus apart que le pic de longueur d'onde de ce phosphore est de 530nm (correspondant au vert).

[Koala2]

Ou j'ai une idée : on reçoit énormément d'electrons à un endroit et seul les électrons d'une longueur d'onde de 530 sont prit en compte par le métal, nous donnant alors la lumière verte que nous recevons

[gts2]

Pour le phosphore, on trouve cela : nist.gov, les niveaux sont donnés en cm-1, l'inverse de la longueur d'onde de transition avec le fondamental.

Mais en fait vous n'étudiez pas le phosphore !!! ZnS:Cu,Al n'est pas du phosphore même synthétique, ZnS:Cu,Al phosphor veut dire que le ZnS:Cu,Al est phosphorescent.

Si vous précisiez un peu ce que vous faites.

[Koala2]

Mais en fait vous n'étudiez pas le phosphore !!! ZnS:Cu,Al n'est pas du phosphore même synthétique, ZnS:Cu,Al phosphor veut dire que le ZnS:Cu,Al est phosphorescent.

Si vous précisiez un peu ce que vous faites.

En gros j'étudie le fonctionnement d'une lunette de vision nocturne, et l'avant de la lunette j'ai compris. Mais c'est quand les électrons viennent frapper ZnS:Cu, Al, cela produit de la lumière verte et c'est ici que je bloque. En fait je n'avait moi même pas compris qu'il ne s'agissait pas de phosphore, mais après des recherches j'ai trouvé cela.

[gts2]

Cela n'a pas l'air simple : cpb.iphy.ac.cn
ou ir.nctu.edu.tw

[Koala2]

J'ai un peu compris, en fait le ZnS est phosphorescent avec une certaine concentration de Cu, encore faut-il trouver la concentration nécessaire, mais puisque le gap du ZnS est de 3,5 eV, le Cu doit réduire ce gap jusqu'à atteindre environ 2,2 eV.