Incandescence et luminescence

[nicobxl]

Bonjour,

J'ai bien compris qu'avec la luminescence la lumière est produite par retour des électrons à leur état moins excité. Mais dans le cas de l'incandescence je trouve comme information que la lumière est due à l'augmentation de température du corps. Mais cela ne répond pas à la 'nature' de la lumière. L'origine de celle-ci est-elle similaire et donc liée à la transition des électrons qui auraient changé d'état suite à l'apport d'énergie thermique? Ou la nature de l'origine est différente?
Question subsidiaire alors, quelle est la différence entre incandescence et thermoluminescence?

Merci à vous!
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[Tawahi-Kiwi]

Salut,

Question subsidiaire alors, quelle est la différence entre incandescence et thermoluminescence?

La thermoluminescence peut avoir lieu a des températures inférieures a l'incandescence et le spectre est different (ce n'est pas un rayonnement de corps noir comme l'incandescence).

En minéralogie par exemple, un exemple tres évident est la fluorite (CaF₂) qui peut avoir une thermoluminescence assez forte dans le vert-bleu, liée au stockage energetique du a la radioactivité naturelle, créant des imperfections dans la maille cristalline sur de longues périodes de temps (et donc des transitions éléctroniques associées). Cette thermoluminescence est éphemere et a lieu pour des températures entre 100 et 400ºC de maniere non continue, bien avant que le rayonnement thermique de la fluorite ne soit clairement dans le spectre visible.


Luminescence en fonction de la température pour des échantillons de fluorite
Source: Atlihan, 2020

T-K

[nicobxl]

Merci! Mais par rapport à la ‘nature’ de la lumière c est la même? Je veux dire la lumière liée à l incandescence est également liée à la transition des électrons sur une orbitale d énergie supérieure et à leur retour à l état fondamental; ou le rayonnement est liée à une autre cause?

[Deedee81]

Salut,

Merci! Mais par rapport à la ‘nature’ de la lumière c est la même? Je veux dire la lumière liée à l incandescence est également liée à la transition des électrons sur une orbitale d énergie supérieure et à leur retour à l état fondamental; ou le rayonnement est liée à une autre cause?

Ca peut être lié aussi à des excitations électroniques pour des électrons libres (surtout les métaux, ce qui leur donne leur éclat "métallique"), des vibrations (solides, molécules), des rotations des molécules (gaz et liquides) ou des translations (gaz et liquides).

Le spectre thermique d'un solide est dû presque essentiellement aux états de vibrations du réseau (souvent cristallin) sauf à haute température et les électrons libres pour les conducteurs. Le nombre de raies spectroscopiques dû à ces changements d'états sont très serrés (vibrations des solides et translations liquide gaz) et à cause des largeurs de raies (naturelles ou Doppler) cela donne un spectre continu (sauf quelques exceptions ou il y a des spectres de raies électroniques assez fort, la luminescence et la phosphorescence sont typiquement de ce type). Attention de na pas confondre thermoluminescence (voir explication de Tawahi Kiwi) et rayonnement thermique.

[A voir en vidéo sur Futura]

[coussin]

La "nature" commune que vous cherchez est qu'une radiation électromagnétique est produite par des fluctuations de densités de charge électrique.
Pour l’incandescence, ces fluctuations de densités de charge tirent leur origine du mouvement aléatoire des constituants dû à la température.
Pour la luminescence, c'est la différence entre les orbitales électroniques des états initial et final.

[Deedee81]

C'est une manière plus courte et très juste de le dire. Je suis trop bavard

[nicobxl]

Merci! Du coup quand on chauffe des sels de métaux (c'est l'expérience qu'on a fait en classe); on nous a expliqué que les couleurs différentes étaient dues aux retour des électrons à leur état fondamental. Ce qui m'embête ici c'est qu'on a mis les métaux dans des flammes, donc je n'arrive pas à comprendre pourquoi on parle de luminescence et pas d'incandescence. C'est donc de l'incandescence qui par énergie thermique à pu fournir de la luminescence c'est bien ça? Et le point commun entre les 2 phénomènes est l'émission de lumière qui est dû dans les 2 cas aux électrons. Lié à des modifications des couches électroniques pour la luminescence; et au mouvement des électrons pour l'incandescence?

[Sethy]

Je viens de vérifier, la luminescence (selon wiki), c'est la production de lumière "froide" (ex : chimiluminescence dans les tubes qu'on porte autour du cou dans les concerts, bioluminescence qu'on retrouve chez la luciole par exemple).

L'incandescence, c'est un terme lié à l'émission de lumière par le seul fait de la température du corps. Typiquement du charbon qui brûle, comme le bois, sont rouge sombre, rouge à orange. Couleur qui rappelle celle du métal chauffé.

Ce qui est lié aux phénomènes qu'on observe dans la flamme, avec des transitions particulières (ex : le Sodium est jaune, le Lithium carmin, le Baryum vert pomme), ça c'est de la fluorescence. La fluorescence est caractérisé par l'absorption d'énergie par un système atomique (ou moléculaire) et la restitution de cette énergie sous forme d'un photo qui a pour longueur d'onde exactement la quantité d'énergie absorbée. Celle-ci peut provenir d'un photon qui est absorbé dont l'énergie a servi à exciter l'atome (l'ion) ou la molécule ou provenir de la flamme du bec bunsen. C'est un phénomène extrêmement rapide. La durée de l'état excité étant très courte.

Il existe encore, pour être complet, la phosphorescence qui elle comporte un réarrangement au sein de l'atome excité (ou l'ion) et qui conduit à une petite perte d'énergie par l'atome excité. En d'autre terme, le photon réémis à énergie moindre que celle capturée. Il y a d'autres différences plus subtiles qui amènent en plus à l'allongement de la durée de vie de l'état excité.

[nicobxl]

Ok, merci. Donc si j'avais pu fournir de l'énergie aux atomes autrement que par la flamme (par exemple avec un rayon magique), les sels de métaux chauffé auraient quand même dégagé de la lumière alors? C'est ça qui m'a perturbé dans cette expérience: on chauffe avec une flamme (lumière incandescente) pour nous parler d'une autre lumière je crois que c'est ça qui me perturbe!