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10.2. Propriétés du photon
Énergie
hv ;::: Ec,min - Ev,max
_ _ ,......,... _ _ Ev,max
Photon
Ev,min
Figure l 0 .3 - Diagramme montrant les deux bandes d'énergie [Ec,mimEc,max1 et
[Ev,mimEv,max1 accessibles à un électron dans une diode électroluminescente (LED). Un
courant électrique appliqué sur la diode apporte les électrons à une énergie située dans
la bande d'énergie supérieure. La diode se désexcite vers un niveau d'énergie situé dans
la bande inférieure avec émission d'un photon.
égal au courant numérique électrique. La puissance lumineuse émise vaut alors :
p = hvl
q
(10.7)
avec q = 1,6.1019 C. Si v correspond à la lumière jaune de longueur d' onde 0,6
µm, un courant de 1 mA dans la LED produit une puissance lumineuse de 2,5 mW,
proche de celle du pointeur laser.
• Réaction photochimique. On considère deux molécules A et B qui, mises en
contact forment, par réaction chimique, une autre molécule AB, système quantique
qui possède des niveaux d'énergie définis (on dit aussi « discrets » ). Dans certains
cas, la réaction exothermique produit la molécule dans un niveau d'énergie E 1 supérieur à l'énergie Eo de l'état fondamental, et il y a émission d'un photon lorsque
la molécule AB transite vers l'état fondamental : la réaction chimique produit de
la lumière. La fréquence du photon émis vaut (E1 - Eo)/h. Une mole de réactif A
donne alors naissance à une mole de photons, soit 200 kJ pour la lumière jaune. Si
la réaction est rapide, voire explosive, et épuise les réactifs en une seconde, on a un
flash de lumière très intense, de puissance 200 kW. Si la réaction est lente et dure
une heure, il y a émission pendant ce temps de lumière de puissance 56 W. C'est
ce qui se produit dans les « bâtons lumineux » qu'on trouve dans les fêtes foraines.
• Effet photoélectrique. Nous l'avons déjà abordé dans le paragraphe d'introduction : un électron dans un métal possède un état fondamental d'énergie E 0 et une
bande d'énergie, ou continuum dont l'énergie inférieure vaut Emin (figure 10.4).
Le premier état correspond à l'électron confiné dans le métal et libre de s'y déplacer. Le continuum correspond à l'électron éjecté du métal. Lorsqu'on éclaire
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courant électrique appliqué sur la diode apporte les électrons à une énergie située dans
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égal au courant numérique électrique. La puissance lumineuse émise vaut alors :
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avec q = 1,6.1019 C. Si v correspond à la lumière jaune de longueur d' onde 0,6
µm, un courant de 1 mA dans la LED produit une puissance lumineuse de 2,5 mW,
proche de celle du pointeur laser.
• Réaction photochimique. On considère deux molécules A et B qui, mises en
contact forment, par réaction chimique, une autre molécule AB, système quantique
qui possède des niveaux d'énergie définis (on dit aussi « discrets » ). Dans certains
cas, la réaction exothermique produit la molécule dans un niveau d'énergie E 1 supérieur à l'énergie Eo de l'état fondamental, et il y a émission d'un photon lorsque
la molécule AB transite vers l'état fondamental : la réaction chimique produit de
la lumière. La fréquence du photon émis vaut (E1 - Eo)/h. Une mole de réactif A
donne alors naissance à une mole de photons, soit 200 kJ pour la lumière jaune. Si
la réaction est rapide, voire explosive, et épuise les réactifs en une seconde, on a un
flash de lumière très intense, de puissance 200 kW. Si la réaction est lente et dure
une heure, il y a émission pendant ce temps de lumière de puissance 56 W. C'est
ce qui se produit dans les « bâtons lumineux » qu'on trouve dans les fêtes foraines.
• Effet photoélectrique. Nous l'avons déjà abordé dans le paragraphe d'introduction : un électron dans un métal possède un état fondamental d'énergie E 0 et une
bande d'énergie, ou continuum dont l'énergie inférieure vaut Emin (figure 10.4).
Le premier état correspond à l'électron confiné dans le métal et libre de s'y déplacer. Le continuum correspond à l'électron éjecté du métal. Lorsqu'on éclaire
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