Déplacement de Stokes

Le déplacement de Stokes est la différence entre la position du pic du spectre d'absorption et le pic du spectre de luminescence de la même transition électronique.


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Spectroscopie - Mesure physique - Métrologie

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  • de restituer sous formes de photons d'énergie q=hν d'origine non thermique. Etat excité. Etat essentiel excitation... Le déplacement de Stokes est la différence... τ = Temps moyen que les molécules séjournent dans l'état excité... (source : congres-des-sciences)
  • L'énergie emmagasinée par un photon est inversement proportionnelle à sa longueur d'onde... Etat excité. Etat essentiel intensité. Longueur d'onde. Energie... déplacement de stokes est grand. Introduction à la Fluorescence... (source : edu.upmc)

Le déplacement de Stokes est la différence (en longueur d'onde ou en fréquence) entre la position du pic du spectre d'absorption et le pic du spectre de luminescence (fluorescence ou phosphorescence) de la même transition électronique.

Diagramme de déplacement des longueurs d'onde entre lumière reçue et émise

Ce déplacement est aussi à la base de la spectroscopie Raman.

Ce phénomène est appelé en hommage au physicien Irlandais George G. Stokes, qui l'a décrit en 1852 dans la fluorescence du minéral fluorine (CaF2).

Définition

On parle de déplacement de Stokes si la longueur d'onde de la luminescence est plus grande (donc d'énergie plus petite) que la lumière incidente et anti-Stokes et si on observe un déplacement vers des longueurs d'ondes plus petites (donc d'énergie supérieure) que la lumière incidente.

Principe

Quand un atome (ou une molécule) absorbe un photon (lumière), il accède à un état électronique excité (i. e. un électron passe à une orbitale d'énergie plus élevée, la différence d'énergie entre son état d'origine et son état final étant égale à l'énergie du photon absorbé).

Avant de se désexciter, l'atome (ou la molécule) subit une relaxation vibrationnelle, c'est-à-dire qu'il perd légèrement d'énergie sous forme de vibration (phonon) ou de chaleur.

Il retourne ensuite à son état électronique d'origine en émettant un photon d'énergie correspondant à la différence d'énergie entre l'état excité (relaxé) et l'état d'origine.
Ce photon émis est d'énergie inférieure au photon absorbé car il y a eu une perte d'énergie en vibration. Sa longueur d'onde est donc plus longue.

Le contraire se produit quand il y a un déplacement anti-Stokes : quand un atome (ou une molécule) absorbe un photon, il accède à un état électronique excité, mais au lieu de perdre de l'énergie sous forme d'un phonon, il absorbe l'énergie d'un phonon qui était déjdésormais.
En se désexcitant, l'atome émet par conséquent un photon d'énergie égale à la somme de l'énergie du photon absorbé et du phonon. La longueur d'onde du photon émis est par conséquent plus courte.

Ce principe est utilisé dans la microscopie à épifluorescence.

Voir aussi

Liens externes

Bibliographie

Notes

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