Comment naît et meurt un photon ?

Bonjour,

Tout d’abord, rappelons ce qu’est un photon en nous basant sur l’explication donnée sur le site Superprof  :

Qu'est-ce qu'un photon ?

 

L'énergie de la lumière est divisée en paquets bien définis que l'on appelle quanta (quantum au singulier). Les quanta sont associés à des particules appelées photons.

Les photons sont donc les particules élémentaires qui composent la lumière. Le photon n’est cependant pas uniquement associé à la lumière, mais à toutes les ondes électromagnétiques.

La physique quantique classe le photon dans la catégorie des bosons: c’est donc une particule de spin (on parle aussi de moment cinétique, qui pourrait être assimilé à une rotation de la particule sur elle-même) entier.

 

Les caractéristiques des photons

 

Un photon est une particule qui possède une masse nulle, qui n'a pas de charge électrique (mais possède deux état de polarisation) qui se déplacent en permanence à la vitesse de la lumière. Lors du passage dans un milieu matériel, l’énergie du photon est invariante car la fréquence est invariante.

Pour en revenir à votre question, il semble que pour décrire les phénomènes "de naissance" et "de mort" d’un photon, les physiciens utilisent les termes "d’émission" et "d’absorption". Il s'agit de phénomènes d'interactions entre la matière et la lumière.

Voici les explications données dans ce cours en ligne pour expliquer l'émission et l'absorption d'un photon :

2) Émission d'un photon 

Selon la physique quantique, tous les systèmes physiques n'ont accès qu'à certains "niveaux" d'énergie bien précis. Lorsqu'un électron d'un atome change de niveau, il effectue une "transition" : il échange de l'énergie avec son environnement. Pour passer dans un niveau énergétique inférieur, il doit perdre une quantité d'énergie ΔE égale à la différence entre les niveaux d'arrivée et de départ. Cette émission s'explique par le saut que va faire l'électron d'une orbite autour du noyau à une autre, moins énergétique. Pendant cette transition, l'électron va perdre de l'énergie. Pour cela, il va émettre un photon d'énergieΔE = h.ν

Où :

• ΔE est le quantum d'énergie du photon émis, c'est-à-dire la différence d'énergie entre les deux niveaux d'énergie impliqués dans la transition de l'électron (en joules).
• h est un nombre constant appeléconstante de Planck, égal à 6,62.10-34J.s-1
• ν (la lettre grecque prononcée "nu") est la fréquence du photon émis. La fréquence est le nombre d'oscillations de l'onde par seconde. Elle se mesure en Hertz (Hz). Plus cette fréquence est élevée, plus l'énergie du photon est importante, et inversement.

La longueur d'onde du photon dépend de la fréquence, elleest égale à :λ = c/ν

 

3) Absorption d'un photon :

Exactement de la même manière que pour l'émission d'un photon, un atome peut en absorber. Si un photon entre en collision avec un électron, celui-ci peut l'absorber si le niveau d'énergie ΔE du photon correspond exactement à l'énergie requise pour faire passer l'atome de son niveau actuel d'énergie à un niveau supérieur, c'est-à-dire si ΔE = Esup - Einf. Les longueurs d'ondes que peuvent absorber les électrons d'un atome sont les mêmes que celles sur lesquelles ils peuvent émettre un photon. On peut faire le spectre d'absorption du mercure, on voit qu'il est complémentaire du spectre d'émission : les raies se trouvent aux mêmes longueurs d'ondes que celles du spectre d'émission.

L’explication est également donnée sur le site de Maxicours et dans cette courte vidéo:

Bonne journée