[OK] Nuance 2011-2012 : la luminescence

[Pounia]

Bonjour !

Alors je m'adresse aux doublants et tuteurs car je suis un peu perturbée par de légères différences entre les versions de Legrand et de Sepulchre au niveau de la luminescence, et j'aimerais faire le lien entre les deux. Attention, c'est long, âmes sensibles s'abstenir !

PREMIEREMENT
L'année dernière, concernant le retour à l'état initial d'un atome après absorption d'un photon, nous avions trois possibilités :
- résonance : émission d'un photon d'énergie égale à celle du photon absorbé (ex : de E3 à E0)
- émission de plusieurs photons avec passage par des niveaux intermédiaires (ex : de E3 à E2 et de E2 à E1)
- passage par un état métastable avec transition non radiative : c'est à dire que l'atome dans les solides ou les gaz denses passe par un état à peu près stable inférieur à l'énergie du photon absorbé (mais pas égal à E2 par exemple, c'est un état d'entre deux ..) par transition généralement non radiative, PUIS retourne ensuite à l'état fondamental.

=> Cette année Sepulchre nous dit :
- émission de plusieurs photons avec passage par des niveaux intermédiaires (ex : de E3 à E2 et de E2 à E1)
- passage d'un niveau à un autre (ex E3 à E2) avec transition non radiative suite à des collisions entre molécules .

QUESTION 1 : Pensez-vous que l'état métastable décrit en 2011 corresponde à la transition non radiative décrite en 2012 ? Personnellement j'ai un doute, du fait qu'il me semblait que pour les états métastables on avait pas E3 vers E2 mais E3 vers un niveau différent de E2 ou E1, entre ces niveaux là ... alors que dans la version de Sepulchre les transitions non radiatives concernent ici bel et bien le passage d'un niveau vers un autre (E3 à E2 etc)... d'autant plus que le problème ici est que suite à un état métastable il y a désexcitation avec émission de photon (donc radiative) alors que selon Sepulchre tout est non radiatif, du début à la fin de la désexcitation ! Je ne sais pas si je me fais bien comprendre :s
QUESTION 2 : dans la version 2011 on ne parle pas de la résonance mais seulement de l'émission de plusieurs photons avec passage par niveau intermédiaire.. On ne la prend donc pas en compte ?


DEUXIEMEMENT
Du coup, venons-en à ce cher état métastable, et au lien fait avec les gaz !
L'année dernière : c'étaient ces états métastables qui expliquaient les spectres à une raie / plus larges provoqués par l'enfermement de gaz dans des tubes transparents, sur lesquels on envoyait des décharges électriques. On avait donc :
- La pression du gaz est faible : il est peu dense, peu de collisions interatomiques => désexcitation seulement par résonance d'un électron qui serait dans un niveau E1, E2, E3 , E4 etc vers le niveau E0 directement => une seule raie pour le spectre
- la pression du gaz est plus élevée : denses, pas mal de collisions et du coup passage des atomes sur des états métastables ! Donc plein de niveaux d'énergie différents => plusieurs longueurs d'onde lors du retour à l'état fondamental => spectre large

=> Cette année, voici la version de Sepulchre concernant les gaz :
- la pression est faible : peu de collisions (jusque là c'est pareil) MAIS ICI la seule raie serait due au fait que les niveaux excités sont SEULEMent les premiers niveaux E1 et E2 et donc (la finalité est la même) seulement une longueur d'onde de désexcitation... (je la trouve bien moins claire comme version..)
- la pression est élevée : dense, pas mal de collisions => d'autres niveaux d'énergie sont atteints indirectement ou directement => excitations successives => spectre plus large

QUESTION 3 : Alors peut-être ne voyez vous aucune différence mais perso je suis gênée .. La nuance est faible, mais j'aurais besoin qu'on m'éclaircisse : sont-ce deux "théories" différentes ou bien est-ce la même version sauf qu'elle est expliquée différemment ? PArce que je ne trouve pas que ce soit exactement pareil.. Pour Sepulchre les états métastables n'existent pas, ou bien sont-ils implicites dans son raisonnement et doit-on comprendre les "autres niveaux d'énergie atteints" comme des états métastables ?


POUR FINIR (ouf... vous y êtes presque ^^ )
Là ça concerne pas une différence de version, mais une interrogation au niveau de la luminescence moléculaire, avec le diagramme de Perrin-Jablonski. On nous dit qu'une fois la relaxation vibrationnelle faite l'électron se trouve donc en S1 et a le choix entre fluorescence, phosphorescence (avec état T1), et voire même desexcitation non radiative par conversion interne.
QUESTION 4 : Pour la fluorescence, on aura quoi comme possibilité ? Passage direct de S1 à S0 ça ok, mais peut-il y a voir passage de S1 à un sous niveau puis du sous niveau à S0 avec émission de deux photons ?
QUESTION 5 : Au niveau d'une molécule, peut-on considérer qu'il existe aussi des états métastables dans lesquels l'électron se "loge" pour se desexciter ensuite ou bien est-ce seulement au niveau de l'atome ? Ca reste un peu flou pour moi là et cette dernière question à mon avis ne sera pas comprise.. :s

FINIII ! Je suis vraiment désolée, ne vous arrachez pas les cheveux mes amis.
Merci à la courageuse personne qui voudra bien me donner son avis !

[*Pichu*]

Bonjour !

Alors je m'adresse aux doublants (Ca commençait bien) et tuteurs car je suis un peu perturbée par de légères différences entre les versions de Legrand et de Sepulchre au niveau de la luminescence, et j'aimerais faire le lien entre les deux. Attention, c'est long, âmes sensibles s'abstenir ! (Ca finit mal)

Désolée, je peux pas t'aider, surtout pas en physique

[Jipé]

Bonsoir !

Waouh Pounia, ça c'est un post digne de ce nom

Je vais tâcher de répondre au mieux à toutes tes interrogations :

Réponses 1 et 2 : Un état métastable, c'est juste un état excité qui a une plus grande stabilité que les autres. Ce qui signifie qu'il ne va pas tout de suite provoquer de désexcitation, contrairement à ses homologues.
Attention, d'après ce que je lis dans la ronéo, le Pr Sepulchre a dit qu'il existait deux mécanismes intervenant dans la désexcitation de l'atome : la transition non radiative et la désexcitation par émission d'un photon. Mais il n'a jamais dit que ces deux phénomènes ne pouvaient pas se combiner !

Exemple : Un atome est excité au niveau E3. Il peut y avoir une désexcitation par émission de photon de l'état E3 à l'état fondamental E0 directement. Il peut aussi y avoir passage de l'état E3 à E2, puis de E2 à E0 par émissions successives de photons. Mais on peut aussi avoir une transition non radiative de E3 à E2 par collisions puis émission de photon de E2 à E0 !
En fait ici, l'état E2 est l'équivalent de l'état métastable, simplement il faut savoir que l'état métastable est une "niche" où l'électron va être "tranquille" un moment... Mais on n'a jamais dit que ce ne pouvait pas être un niveau d'énergie de l'atome ! En fait ici le Pr Sepulchre a sûrement voulu introduire une "simplification" en ne parlant pas d'état métastable... Qui visiblement complique plus qu'autre chose

Ce qui s'est passé c'est que le Pr Sepulchre est resté dans les généralités en parlant des différents types de mécanismes mis en jeu, mais le fond reste le même qu'avec le Pr Legrand

Réponse 3 : Les deux théories sont identiques, sauf que le Pr Sepulchre ne parle pas explicitement d'états métastables. Les "autres niveaux d'énergie atteints" sont bien des états métastables

Réponse 4 : Je ne pense pas que ce soit possible. En effet, les sous-niveaux sont dits vibrationnels pou rotationnels, les transitions doivent donc se faire uniquement de manière non radiative

Réponse 5 : Oui, des états métastables existent pour les molécules ! C'est le fameux état triplet T1 qui permet la phosphorescence Les électrons changent de spin et mettrront plus de temps pour se désexciter, c'est bien un état métstable

Voilà, je pense que j'ai répondu à la plupart de tes interrogations, mais les réponses 1 et 2 sont assez floues à mes yeux, n'hésite pas à me reposer tes questions si tu veux des précisions !

Bonne journée !

[Pounia]

Mercii Jipé ! Je sais que c'était pas un post des plus simples à répondre donc merci. J'ai tout bien compris ^^ en gros Sepulchre a simplifé, et moi je n'avais pas fait une définition assez générale des états métastables. Et pour T1 ça me soulage d'un poids qu'il soit métastable x) => j'ai donc compris mon cours, ouf.

Bonne soirée !