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Remarque : le fait que le rayonnement soit quantifié n’interdit pas à l’atome d’absorber
plusieurs photons en même temps :
A(f ) 1 nhn → A(e)
avecn = 2, 3, ...
De tels processus, appelés multiphotoniques, ne peuvent intervenir qu’en présence d’un
rayonnement très intense. Ils sont en général très peu probables et seront négligés dans
la suite.
14.2. Description qualitative des processus d’interaction
On se limite ici aux processus d’excitation et de désexcitation d’un atome, entre les niveaux
f et e, qui implique l’absorption ou l’émission d’un photon d’énergie hn = E e − E f . Ces
processus sont au nombre de trois (cf. figure ci-dessous) :
1 – l’absorption d’un photon, qui porte l’atome de l’état f à l’état e :
A(f ) 1 hn → A(e)
(112-a)
2 – l’émission spontanée d’un photon par l’atome dans l’état excité e, qui « retombe »
dans un état moins excité, ici f :
A(e) → A(f ) 1 hn
(112-b)
3 – l’émission stimulée (ou induite) d’un photon, par l’atome dans l’état excité e, qui passe
dans l’état f . Ce processus est stimulé (ou induit) par la lumière, dans le sens où il faut
pour que ce processus ait lieu, que l’atome A(e) soit en interaction avec du rayonnement
de fréquence n, c’est-à-dire avec des photons d’énergie hn = E e − E f , d’où l’équation de
ce processus :
A(e) 1 hn → A(f ) 1 2hn
(112-c)
e
f
e
f
e
f
}
absorption
émission
spontanée
émission
induite
A(f) + hν → A(e)
A ( e) → A(f) + hν
A(e) + hν → A(f) + 2hν
a.
b.
c.
L’existence de ce dernier processus, a priori surprenant (et non intuitif ), a été proposée
par Einstein en 1917, pour rendre compatible le spectre du rayonnement thermique et
la loi de Boltzmann. Dans un langage appartenant plus au chimiste, on peut voir ce
processus comme une émission de lumière (d’un photon) par l’atome excité A(e) qui est
catalysée par de la lumière (par la présence d’autres photons de même type). Il faut noter
que le photon émis a les mêmes caractéristiques que le (ou les) photon incident : même
fréquence, mais aussi même direction de propagation, même polarisation , même phase.
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Remarque : le fait que le rayonnement soit quantifié n’interdit pas à l’atome d’absorber
plusieurs photons en même temps :
A(f ) 1 nhn → A(e)
avecn = 2, 3, ...
De tels processus, appelés multiphotoniques, ne peuvent intervenir qu’en présence d’un
rayonnement très intense. Ils sont en général très peu probables et seront négligés dans
la suite.
14.2. Description qualitative des processus d’interaction
On se limite ici aux processus d’excitation et de désexcitation d’un atome, entre les niveaux
f et e, qui implique l’absorption ou l’émission d’un photon d’énergie hn = E e − E f . Ces
processus sont au nombre de trois (cf. figure ci-dessous) :
1 – l’absorption d’un photon, qui porte l’atome de l’état f à l’état e :
A(f ) 1 hn → A(e)
(112-a)
2 – l’émission spontanée d’un photon par l’atome dans l’état excité e, qui « retombe »
dans un état moins excité, ici f :
A(e) → A(f ) 1 hn
(112-b)
3 – l’émission stimulée (ou induite) d’un photon, par l’atome dans l’état excité e, qui passe
dans l’état f . Ce processus est stimulé (ou induit) par la lumière, dans le sens où il faut
pour que ce processus ait lieu, que l’atome A(e) soit en interaction avec du rayonnement
de fréquence n, c’est-à-dire avec des photons d’énergie hn = E e − E f , d’où l’équation de
ce processus :
A(e) 1 hn → A(f ) 1 2hn
(112-c)
e
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e
f
e
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}
absorption
émission
spontanée
émission
induite
A(f) + hν → A(e)
A ( e) → A(f) + hν
A(e) + hν → A(f) + 2hν
a.
b.
c.
L’existence de ce dernier processus, a priori surprenant (et non intuitif ), a été proposée
par Einstein en 1917, pour rendre compatible le spectre du rayonnement thermique et
la loi de Boltzmann. Dans un langage appartenant plus au chimiste, on peut voir ce
processus comme une émission de lumière (d’un photon) par l’atome excité A(e) qui est
catalysée par de la lumière (par la présence d’autres photons de même type). Il faut noter
que le photon émis a les mêmes caractéristiques que le (ou les) photon incident : même
fréquence, mais aussi même direction de propagation, même polarisation , même phase.
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