luminescence

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Présentation

luminescence, émission de lumière par un corps non chauffé et soumis à une excitation. Comme exemple de corps luminescent, on peut citer les autocollants qui « rayonnent dans l'obscurité » après avoir été exposés à la lumière du jour ou à la lumière artificielle. La luminescence diffère de l'incandescence, qui est l'émission de lumière par des matériaux chauffés.

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Principe

Quand certains matériaux absorbent de l'énergie, une partie de cette énergie peut être émise sous forme de lumière. Ce processus comprend deux étapes. Tout d'abord, l'énergie est absorbée par certains électrons du matériau, qui passent ainsi de leur état fondamental à un état excité de plus haute énergie. Lorsque les électrons retournent à leur état initial, stable, il y a émission d'un photon d'énergie E = hg, g étant la fréquence de la lumière émise et h la constante de Planck. Si l'intervalle de temps qui sépare l'excitation de l'émission est très court (inférieur à 10^-8 s), le processus est appelé fluorescence ; si cet intervalle est plus long, il s'agit de la phosphorescence. Dans tous les cas, la lumière émise a une énergie inférieure à la lumière excitatrice.

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Formes de luminescence

La chimiluminescence est provoquée par certaines réactions chimiques, comme l'oxydation à l'air du phosphore blanc, qui émet alors une lumière verte. Lorsque les réactions chimiques se produisent au sein d'un organisme vivant, comme chez les lucioles, le processus est appelé bioluminescence.

La triboluminescence est provoquée par des contraintes mécaniques, telles qu'un concassage, appliquées sur certaines substances. Par exemple, l'écrasement de morceaux de sucre dans l'obscurité produit une lumière.

L'électroluminescence est créée par application directe d'un champ ; les éclairs sont des phénomènes d'électroluminescence.

La photoluminescence est générée par l'irradiation de certains matériaux avec la lumière visible ou ultraviolette ; certaines peintures sont photoluminescentes.

La sonoluminescence, observée dans les liquides renfermant des gaz dissous, est engendrée par des ondes sonores de très haute fréquence, ou ultrasons.

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Applications

La fluorescence et la phosphorescence ont de nombreuses applications. Les écrans des récepteurs de télévision sont recouverts de composés fluorescents, comme des produits contenant du phosphore, qui rayonnent lorsqu'ils sont excités par un rayon cathodique (voir Cathodique, tube). Voir aussi Lumière ; Quantique, théorie ; Rayonnement. L'intérieur des lampes fluorescentes est recouvert de revêtements qui absorbent les radiations ultraviolettes, invisibles mais intenses, émises par une source de lumière primaire, et qui émettent en retour de la lumière visible. Une fluorescence particulière, l'émission stimulée, se produit dans le fonctionnement du laser.