Spectroscopie des ions terres rares
Système à 2 niveaux:
Il existe 3 types de transitions entre les niveaux d’énergie.a) L'absorption :
Soit un rayonnement électromagnétique incident d’énergie résonante ΔE = E2-E1=hν. L’atome, initialement dans un état d’énergie E1, passe alors dans un état d’énergie supérieure E2 > E1 .Les électrons qui sont dans l’état fondamental vont absorber la lumière incidente ce qui va les amener dans un niveau d’énergie supérieur, on dit que les électrons sont dans un état excité.
Soit N1 représentant la population d’électron du niveau fondamental et N2 la population du niveau excité.
On définit le taux de transition w12 en s-1 (voir Figure4) entre les deux niveaux pour une longueur d’onde particulière tel que :
Avec h : La constante de planck
ν : La fréquence du faisceau arrivant
σ12 : La section efficace d'absorption
I : L’intensité du faisceau arrivant en W.m-2
La section efficace d’absorption représente le taux d’absorption et le nombre de photons par unité de surface et par unité de temps.
b) Émission stimulée:
Ce phénomène est le processus inverse de l’absorption.
Elle a pour taux de transition :
Avec σ21 : La section efficace d'émission en m2.
c) Désexcitation spontanée:
L’électron passe de façon spontané (c'est à dire sans aucune influence extérieur) d'un niveau d'énergie supérieur E2 à un niveau inférieur E1.
En retombant dans son état fondamental, l’électron émet un photon d’énergie hν=E2-E1.
Cette émission lumineuse est appelé fluorescence.
On peut définir ici le taux d’émission spontanée A21 en s-1 qui est inversement proportionnel à la durée de vie du niveau excité (figure 4):
Avec τ : la durée de vie en seconde.
