Absorption (optique)

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Spectre de transmission de l'atmosphère. Dans le visible, les pertes résultent principalement de la diffusion Rayleigh, alors que dans l'infrarouge, elles proviennent de l'absorption.
Coefficient d'absorption de l'eau en cm-1.

L'absorption en optique, ou en électromagnétisme, désigne un processus physique par lequel l'énergie électromagnétique est transformée en une autre forme d'énergie.

Niveau microscopique[modifier | modifier le code]

Au niveau des photons (quanta de lumière), l'absorption représente le phénomène par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre particule, par exemple un atome dont les électrons de valence effectuent une transition entre 2 niveaux d'énergie électronique. Le photon est alors détruit par l'opération, l'énergie électromagnétique est absorbée et transformée en énergie électronique. Cette énergie absorbée peut par la suite être re-transformée :

  • Énergie électromagnétique par l'émission de photon(s),
  • Transformée en agitation particulaire (augmentation de la vitesse de la particule) ce qui se traduit au niveau macroscopique par une augmentation de la température (l'énergie électromagnétique a été transformée en chaleur),
  • En phonon (agitation du réseau cristallin dans un cristal),
  • En plasmon (oscillation collective d'électron dans un métal).

Voir spectroscopie et spectre électromagnétique.

Niveau macroscopique[modifier | modifier le code]

Au niveau de l'électromagnétisme classique, l'absorption constitue le phénomène par lequel un matériau non transparent (α≠0) atténue toute onde électromagnétique le traversant (c'est la conséquence macroscopique du paragraphe précédent), l'énergie absorbée est alors convertie en chaleur (effet Joule). Chaque matériau possède des propriétés caractéristiques propres - d'un matériau à l'autre - d'absorption électromagnétique en fonction de la longueur d'onde, qui sont notées par la partie imaginaire de sa permittivité et de sa perméabilité.

Le phénomène d'absorption est relié au phénomène de dispersion par les relations de Kramers-Kronig.

Aspect pratique[modifier | modifier le code]

Pour la plupart des substances, le taux d'absorption varie avec la longueur d'onde de la lumière incidente, menant à l'apparence de couleur dans les pigments qui absorbent certaines longueurs d'onde mais pas d'autres. Cette absorption sélective d'une lumière blanche incidente par un objet qui absorbe les longueurs d'onde dans le bleu, vert et jaune, apparaîtra de couleur rouge. Un matériau de couleur noire absorbe ainsi toutes les longueurs d'onde (converties en chaleur), alors qu'un matériau de couleur blanche les réfléchit.

Des chercheurs de l'Institut polytechnique Rensselaer ont créé un matériau à partir de nanotubes de carbone pouvant absorber 99,955 % de la lumière[1].

Notes et références[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]