IV. Interaction Lumière

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IV) INTERACTION LUMIERE- MATIERE
1. Constitution de la matière:
Les atomes ont tendance à
s’associer pour former des
molécules stables par mise en
commun d’électrons..
Lorsque la lumière arrive sur la
matière, ces atomes et molécules
peuvent réagir de diverses
manières.
2. Absorption de la lumière:
Lorsqu‘une lumière atteint une molécule, celle-ci reçoit une onde électromagnétique de
fréquence f située dans le domaine du visible.
Si cette fréquence correspond à la fréquence de vibration des électrons des liaisons de la
molécule, il y absorption de la lumière. L’énergie lumineuse absorbée par la molécule est
convertie en énergie de vibration et de rotation des atomes. Ceci provoque l’échauffement du
corps absorbant.
Celui-ci paraîtra coloré s’il ne restitue que certaines longueurs d’ondes et noir dans le cas où il
ne restitue rien.
Si aucune absorption n’intervient, la molécule est transparente ou blanche .
3. Fluorescence:
Une matière fluorescente absorbe une partie de la lumière qu’elle reçoit et émet une lumière de
fréquence plus petite et de longueur d’onde plus grande que celle absorbée.
E1 : énergie de la lumière incidente E1 = h . c
λ1
E2 : énergie de la lumière restituée E2 = h . c
λ2 avec E2 < E1 puisqu’une partie de
l’énergie est absorbée ⇒ h . c
λ2 < h . c λ1 ⇒ 1
λ2 < 1 λ1 ⇒ λ2 > λ1
Ainsi une absorption dans une couleur pourra conduire à l’émission d’une autre couleur.
Applications :
• poudres fluorescentes utilisées dans les tubes fluorescent pour donner le fond continu
au spectre de raies
• les azurants optiques pour la lessive ou le papier : une absorption dans l’ultraviolet
conduit à une émission lumineuse dans le bleu. : les couleurs deviennent plus
lumineuses :
4. Transmission de la lumière:
Lorsqu’une lumière traverse une substance globalement transparente, une partie de cette
lumière est absorbée.
Loi de BEER-LAMBERT :
Densité optique ou absorbance : A = εε l c
D = A = log (1
T) = - log T T étant le facteur de transmission : T = ΦΦtr
ΦΦinc
Exemple : La couleur d’un vin rouge : ε (lié au tanin) dépend de la longueur d’onde

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5. Réfraction et réflexion: La vitesse de la lumière varie avec la
nature du milieu dans lequel elle se
propage. On caractérise ainsi chaque
composé par un indice de réfraction n tel
que : n = c
v
Une brusque variation de cet indice
introduit une réflexion partielle de la
lumière et une réfraction (déviation de la
lumière transmise).
Ces deux phénomènes peuvent être
observés à la surface de l’eau par
exemple.
Lois de DESCARTES : * réflexion : 0 i = 0 r Pouvoir réflecteur : ρ = Fref
Finc
* réfraction : n1 sin i1 = n2 sin i2
6. Diffusion superficielle:
Lorsque le corps d’indice différent n’est
plus transparent mais opaque, la fraction
de lumière qui y pénètre n’est plus
transmise mais réémise vers l’extérieur
sous forme de diffusion.
Au cours du trajet optique parcouru par la
lumière dans un corps coloré, les
molécules ont absorbés de façon sélective
Les différentes longueurs d’onde du
rayonnement incident.
La lumière ainsi diffusée porte alors l’information de la couleur de l’objet.
7. Diffusion dans la masse: Il arrive que le corps coloré ne soit pas parfaitement
opaque . La pénétration de la lumière peut être plus ou
moins profonde. La couleur perçue n’est alors plus
uniquement celle de la surface, mais en partie celle des
couches plus profondes.
La dent est un système multicouche, plus ou
moins translucide selon les individus, et il est
impossible de connaître l’influence des
couches internes.
La couleur perçue est donc la contribution
d’une infinités de microcouches de rôles
différents. Les couches superficielles diffusant
le bleu, les couches moyennes le vert et le
jaune, les couches profondes le rouge.