Interaction lumière-matière : absorption

[Mikaël (1S)]

Bonjour aux professeurs du forum,

J'aurais besoin d'aide car je me pose une question concernant l'absorption de photons.

Dans mon cours, il est écrit que :

1) Absorption

Pour passer d’un niveau d’énergie E1 à un niveau supérieur E2, l’atome doit absorber une quantité d’énergie exactement égale à ( E2 – E1 ).

L’énergie absorbée peut provenir d'un photon d'énergie spécifique ( E2 – E1 ) et donc de fréquence ν telle que ( E2 – E1 ) = h.ν

Spectre d'absorption
Ainsi lorsqu’on envoie de la lumière blanche sur un objet, les photons correspondant aux écarts énergétiques des atomes composant l’objet seront absorbés. Le spectre de la lumière diffusée par l’objet comportera des raies noires (=longueurs d’onde absorbées).

Normalement après avoir absorbé un photon d'énergie ( E2 – E1 ) = h.ν, l'atome ne peut plus absorber aucun photon d'énergie ( E2 – E1 ) = h.ν.
Et donc toute radiation lumineuse de fréquence v ne pourra plus être absorbée.

Et pourtant, le spectre d'absorption comporte des raies noires à partir du moment où l'objet est éclairé en lumière blanche, du début jusqu'à la fin de l'expérience.
Je comprend que la matière puisse absorber la lumière pour un instant donné, mais je ne comprend pas comment le phénomène puisse se dérouler sur la durée.

Merci

[SoS(43)]

Bonjour Mikaël,
L'affirmation "Normalement après avoir absorbé un photon d'énergie ( E2 – E1 ) = h.ν, l'atome ne peut plus absorber aucun photon d'énergie ( E2 – E1 ) = h.ν." suppose qu'après avoir absorbé le photon l'atome reste indéfiniment dans l'état d'énergie E2. Or ce n'est pas l'état le plus stable de l'atome et il aura spontanément tendance à perdre de l'énergie pour retourner vers son état fondamental. Une fois qu'il aura perdu de l'énergie, il pourra à nouveau en absorber.
Pour perdre l'énergie il devra émettre des photons. Mais alors me direz-vous, s'il émet les mêmes photons que ceux qu'il absorbe on ne devrait pas voir de diminution de l'intensité lumineuse pour cette radiation ! Et bien il faut tenir compte du fait de les photons absorbés ont une direction de propagation : de la source vers le dispositif qui produit le spectre. Même si les photons émis ont la même énergie que les photons absorbés, ils seront eux émis dans des directions aléatoires si bien que très peu seront réémis vers le dispositif qui produit le spectre : celui-ci recevra donc beaucoup de photons à cette longueur d'onde qu'en l'absence d'atomes et on observera bien une raie sombre.

[Mikaël (1S)]

J'ai lu votre message, c'est limpide maintenant.

Merci beaucoup