Le Repaire des Sciences
Sciences Physiques et Chimiques

 

 

 

 

    

Fluorescence et phosphorescence

 

 

Qui n'a jamais eu enfant, une petite montre où les aiguilles restent allumées dans le noir ? Ce phénomène est la phosphorescence. En quoi diverge-t-elle de la fluorescence ? Question de rapidité.

 

Même mode d'excitation

Que ce soit pour la phosphorescence ou la fluorescence, les corps sont soumis à plusieurs formes d'excitation sauf une, la chaleur. Les scientifiques parlent, alors de lumière froide. Par exemple, les ultraviolets en sont une. Outre la lumière, ces deux phénomènes physiques peuvent être produits par une excitation chimique ou par radiation. En réponse à cette stimulation, les molécules vont, alors émettre une lumière.
D'où vient cette source lumineuse ? Elle est purement physique. Les fluorochromes, les molécules fluorescentes ou les corps phosphorescents absorbent l'énergie lumineuse qui se présente sous forme de photons, ce qui va avoir pour conséquence d'exciter les électrons. Cet état excité ne dure pas et les électrons tendent à reprendre leur état fondamental, tout en restituant un photon. C'est à ce moment que les deux phénomènes physiques divergent.

 

Fluorescence : une réaction immédiate

Pour les molécules fluorescentes, ce retour à l'état fondamental se fait extrêmement rapidement, ce qui explique que sous lampe ultraviolette, par exemple, les molécules émettent de la lumière dans l'instant. Mais une fois la source d'excitation ôtée, la réaction ne s'effectue plus. Elle s'arrête instantanément. La fluorescence ne dure pas plus de 10 puissance -8 secondes.
La molécule excitée par le photon incident ré-émet un photon de même longueur d'onde ou supérieure (déplacement de Stokes). Le phénomène de fluorescence ne se cantonne pas au domaine visible du spectre, on connaît également des substances fluorescentes dans le domaine X.
Autre point important, lors de la désexcitation des électrons, une partie de l'énergie emmagasinée va être perdue sous forme de chaleur. Cela renforce la rapidité de disparition de l'émission lumineuse.
La fluorescence est très utilisée dans le monde industriel et les laboratoires. Des fluorochromes sont souvent insérés comme marqueurs dans des molécules ou des cellules. Ainsi, les scientifiques peuvent les visualiser au microscope.

 

Phosphorescence : un retour à la normal laborieux

Pour les molécules phosphorescentes, le passage de l'état excité à l'état fondamental ou normal des électrons ne se réalise pas instantanément. Les électrons sont comme confrontés à un mur, en mécanique quantique, on parle de passage interdit.
Les électrons vont mettre plusieurs minutes à revenir à cet état initial et donc pendant ce temps l'émission lumineuse dure. Cette distinction physique explique qu'en dehors d'une source d'excitation, les molécules phosphorescentes continuent à émettre une lumière.
Les industries du jouet utilisent beaucoup ce mécanisme, les lucioles en sont le meilleur exemple. Quelques secondes sous la lampe et elles accompagnent les petits comme veilleuse pour l'endormissement.