La photoluminescence
ou luminescence
[note : d'importantes précisions ont été
apportées
à ce sujet dans le cadre d'un courrier nommé
"Photoluminescence : histoire et matériaux".
Lien]
Contrairement à l'incandescence,
la
photoluminescence est provoquée par
l'apport direct d'énergie non-thermique en provenance de l'extérieur : photons, champs
électriques, contacts mécaniques ou chimiques. Pour plus de précisions sur
ce point important, lire absolument un
passage illustré du chapitre XIII des Dialogues de Dotapea.
Plus globalement un apport énergétique excite
des
électrons (les fait s'élever vers des couches supérieures), ce qui les
place dans un état instable. Plus ou moins instable. Il en résulte plusieurs
possibilités :
1) redescente progressive (plusieurs paliers) et restitution de
l'énergie sous forme de chaleur,
2) redescente directe vers le niveau de
départ et restitution de l'énergie sous forme lumineuse.
Si la désexcitation est rapide (inférieure à la milliseconde) on parle
de fluorescence, si la désexcitation est lente (jusqu'à plusieurs minutes)
on parle de phosphorescence. Cela est dû au fait que certains états
excités sont plus ou moins stables pour des raisons quantiques.
Lors de la désexcitation, les électrons restituent dans tous les cas - mais
dans une mesure variable comme on le verra juste ci-dessous - l'énergie
absorbée. La couleur renvoyée est donc originale : elle est émise par
l'objet désexcité - donc absorbée dans un premier temps - et non renvoyée à
l'identique.
Sauf dans le cas très
particulier des lasers, les photons qui sont réémis lors du processus de
désexcitation sont normalement d'énergie inférieure. Typiquement, un corps
excité avec des ultraviolets (énergétiques) réémettra dans le rouge (peu
énergétique) ou un peu plus généralement, un rayonnement électromagnétique
puissant (X ou UV) provoquera en différé l'émission d'un rayonnement
visible.
[rédigé avec une
importante contribution de
Jean-Louis]
Moins typiquement, on pourrait imaginer (pure hypothèse) que le délai de désexcitation autorise une "montée en énergie"
par l'apport de nouveaux photons ou autres sources d'énergie. Cependant la
chose est douteuse : en principe - et cela a été constaté dès la découverte
de l'effet photoélectrique -, sauf lumière cohérente, un électron ne change
d'état que sous l'effet de l'absorption d'un seul photon suffisamment
énergétique et multiplier les photons incidents n'a strictement aucun effet.
Cette constatation a d'ailleurs été fondatrice car c'est elle qui a amené
Max Planck à introduire le concept de quantum d'action, ce qui déboucha du
même coup sur la première expression de la théorie des quantas (1900).
Cependant, un
premier témoignage nous est parvenu allant bien dans le sens d'un phénomène
de photoluminescence visible initié par un rayonnement infrarouge. Nous ne
pouvons écarter d'un revers de main ce type de possibilités mais il faudrait
l'expliquer.
N'hésitez pas à
nous écrire pour nous faire part de tels cas, ce
qui permettrait d'avancer sur ce sujet.
D'une manière générale,
malgré ces incertitudes il semble important d'indiquer ici que des
phénomènes de photoluminescence ont lieu sur des fréquences variées. Ainsi,
des uv ou X incidents peuvent susciter une luminescence uv (ex. : la
"chevelure" de l'étoile Mira), des rayons visibles incidents peuvent
susciter une luminescence infrarouge, des infrarouges incidents peuvent
déclencher une luminescence micro-ondes ou radio. La luminescence visible
n'est qu'une petite partie d'un phénomène plus général.
Voir aussi Pigments
fluo et phospho.
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