Energie des photons de l'U.V. et du visible, transitions énergétiques

Le domaine de la lumière visible couvre les longueurs d'onde de 400 à 800 nm.

Le domaine ultra violet (U.V.) s'étend de 10 nm à 400 nm. Mais c'est le domaine U.V. s'étendant de 190 nm à 400 nm qui est utilisable en spectrophotométrie d'absorption moléculaire U.V. ou en fluorescence moléculaire.

On peut donner les dénominations suivantes : [250 nm ; 400 nm] = domaine des U.V. proches ; [190 nm ; 250 nm] = domaine des U.V. lointains ; [100 nm ; 190 nm] = domaine des U.V. du "vide" car ils sont très fortement absorbés par les gaz de l'atmosphère ; [10 nm ; 100 nm] = domaine des U.V. extrêmes.

(Valeurs d'après le glossaire Daphnia du CEA de Saclay. On trouve un peu de tout comme limites et appellations ...)

L'énergie d'un photon d'une radiation électromagnétique est donnée par :

E = h ν = h c/λ

E : énergie en J ; h : constante de Planck = 6,63 10-34 J.s ; ν fréquence en s-1 ; c : vitesse de la lumière = environ 3.108 m/s ; λ : longueur d'onde en m.

Très souvent, les énergies des photons ne sont pas données en J, l'unité du système international, mais en eV (électronVolt). 1 eV est la différence d'énergie d'un électron passant depuis un potentiel de valeur v V à un potentiel de valeur (v+1) V . D'où la correspondance 1 eV = 1,6 10-19 Coulomb * 1 Volt = 1,6 10-19 J.
En effet, la différence d'énergie est donnée par le produit de la charge par la différence de potentiel.

On peut ainsi calculer le tableau :

Longueur d'onde (λ)

200 nm

250 nm

400 nm

800 nm

Évidement, l'énergie est 4 fois plus élevée à 200 nm qu'à 800 nm.

Energie associée à un photon en J

1 10-18 J

0,8 10-18 J

0,5 10-18 J

0,25 10-18 J

Energie associée à un photon en eV

6,2 eV

5 eV

3,1 eV

1,6 eV

On verra dans la suite que l'énergie des photons peut être suffisante pour entraîner des transitions entre niveaux électroniques chez de nombreuses molécules organiques et certains ions minéraux aux λ U.V. et visibles. Évidemment, il y aura également modification des états vibrationnels et rotationnels qui apparaissent comme structure fine des niveaux électroniques.

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