Introduction

En physique, la lumière peut être décrite comme un rayonnement constitué de particules appelées photons. Ces photons peuvent être absorbés ou émis par la matière, processus essentiels dans de nombreux phénomènes naturels et technologiques.

Le photon : particule de lumière

Un photon est une particule sans masse, porteuse d’énergie et de quantité de mouvement, liée à la fréquence de la lumière par la relation :

\[ E = h imes u \]

où :

• \(E\) est l’énergie du photon ;
• \(h\) est la constante de Planck (\(h pprox 6,626 imes 10^{-34}\) Js) ;
• \( u\) est la fréquence de la lumière.

Absorption de photons

Lorsqu’un atome ou une molécule absorbe un photon, il gagne de l’énergie. Cela se traduit par une transition d’un électron d’un niveau d’énergie inférieur à un niveau supérieur :

État initial : Niveau d'énergie inférieur
Photon absorbé : \[ 	ext{Énergie du photon} = h
u \]
Électron passe au niveau supérieur

Cette absorption est possible uniquement si l’énergie du photon correspond exactement à la différence entre deux niveaux d’énergie :

\[ \Delta E = E_{n} - E_{m} = h 
u \]

Exemple

Une molécule absorbe un photon de fréquence \( u\). Si cette fréquence est connue, on peut calculer l’énergie du photon :

 \[ E = h 	imes 
u \] 

Émission de photons

Inversement, un électron d’un atome ou d’une molécule peut revenir d’un niveau d’énergie supérieur à un niveau inférieur en émettant un photon d’énergie :

 \[ E_{t} 
ightarrow E_{b} + h
u \]

Ce processus est à la base de la fluorescence, de la phosphorescence ou des spectres d’émission optique.

Types d’émission

• Emission spontanée : un électron revient à son niveau inférieur naturellement, en émettant un photon.
• Emission stimulée : un photon incident provoque l’émission d’un second photon identique (principe laser).