Exercice : La fluorescence et la phosphorescence

L’usage de la calculatrice est interdit

Lorsqu’on donne de l’énergie lumineuse (visible ou non) à un matériau celui-ci peut la restituer (on parle alors de "décroissance") à l’extérieur, de trois manières possibles :

 soit sous forme d’énergie cinétique (de vibration et de rotation des molécules mais pour cette année cela n’a pas d’importance) à d’autres molécules lors des chocs, c’est la décroissance dite "thermique". C’est un processus qualifié de "non radiatif" car il n’émet pas de lumière.

 soit sous forme d’émission lumineuse immédiate ou presque (l’écart temporel entre excitation et réponse est de l’ordre de 10^-4s) c’est la fluorescence. Cette décroissance radiative sert à caractériser des espèces chimiques par fluoromètrie car celles-ci n’émettent de la lumière qu’à certaines fréquences bien particulières et connues.

 soit sous forme d’émission lumineuse différée (l’écart temporel entre l’excitation - don initial d’énergie - et réponse - restitution de cette énergie à l’extérieur - est de l’ordre de 1 à 10^+4) c’est la phosphorescence. Ce processus possède, donc, la particularité de continuer d’exister même après l’extinction de la source ce qui est mis à profit pour la vision des réveils et montres (mais si souvenez vous c’est ce qui servait à donner l’heure avant l’invention du téléphone portable-appareil photo-cafetière ...) pendant la nuit.

La loi qui régit l’évolution temporelle de l’intensité lumineuse I émise, par le processus de phosphorescence, à une longueur d’onde donnée est :
I = Io e^(-t/tau)
où Io est l’intensité lumineuse à l’instant de date t = 0 s
et tau est appelée "durée de vie moyenne" et donne l’ordre de grandeur de l’écart temporel entre l’excitation et la réponse.