samedi 26 mars 2005

La Triboluminescence

Expérience

Placez vous dans une pièce complètement noire, et enserrez un morceau de sucre entre une paire de pinces. Serrez le avec vigueur. Résultat ? Le morceau de sucre semble émettre une lumière blanche. Toujours dans l'obscurité, prenez un rouleau de ruban adhésif et déroulez le vivement tout en observant la jointure entre la partie encore collée et celle qui se décolle. De nouveau, on observe une luminescence. Etrange direz vous ! Ce phénomène à été commenté la première fois par Francis Bacon un philosophe dans les années 1620. Mais d'où peut donc bien venir cette lumière ? Car le scotch comme le sucre semblent être des corps au repos et à première vue ne possèdent pas de propriétés exotiques.
Bien qu'observé depuis longtemps, le phénomène n'a connu de réelle étude qu'en 1939 par Edmun Newton Harvey.

Libération d'électrons

Le phénomène en fait est semblable à la foudre ou aux étincelles que l'on voit en retirant un pull en matière synthétique dans le noir.

Réalisons encore une petite expérience. Toujours avec du ruban adhésif, prenez deux morceaux de ruban que vous collez l'un contre l'autre (pas les deux parties collantes ensemble sinon vous ne pourrez pas les décoller). Décollez les avec la même force que pour dérouler le ruban dans les premières expériences. Aussitôt décollez, rapprocher les deux morceaux. Vous devez normalement voir que les deux parties s'attirent.

Ceci est dû au fait qu'en décollant les rubans, on arrache des électrons à un des deux morceaux, ces mêmes électrons restant sur l'autre partie. De la même façon qu'une règle en matière plastique va attirer des petits morceaux de papier ou des cheveux une fois que celle ci aura été frottée sur un matériau abrasif (laine de pull, écharpe synthétique...)(la règle se charge en enlevant des électrons à la laine), les deux morceaux de ruban adhésif vont s'attirer, d'autant plus fort que l'un sera chargé positivement et l'autre négativement par les électrons qu'il aura récolté.

Excitation des molécules de gaz

Certes direz vous! mais en quoi cela explique-t-il la lumière que nous avons observée ?

Les atomes à l'origine sont tous dans un état fondamental, dit non-excité, d'énergie la plus basse possible et à l'équilibre thermodynamique (pas d'évolution spontanée vers un été excité). Par un apport d'énergie extérieur à l'atome (électrons, photons, chaleur...) on va pouvoir faire passer l'atome dans son état initial vers un état d'énergie plus élevé correspondant à un état excité. L'atome se trouve alors dans une situation dite hors d'équilibre qui ne satisfait plus les conditions de plus basse énergie et de repos. L'atome va donc spontanément retourner vers son état fondamental mais en dissipant cette énergie acquise. il va alors soit émettre de la chaleur ou encore émettre un photon (un grain de lumière) dont l'énergie, représentative de sa couleur, va être égale à la différence d'énergie séparant l'état fondamental de l'état excité. On appel cela un phénomène de fluorescence ou d'émission spontanée.

Revenons, à notre petite expérience...
Les morceaux de ruban en se découlant effectuent un échange d'électron. Ces électrons vont alors traverser une mince couche d'air et en rencontrant les atomes de l'air (ceux d'azote) vont déposer une partie de leur énergie sur l'atome qui va se trouver dans un état excité puis se désexciter en émettant de la lumière.

Et maintenant, quel est le lien avec le morceau de sucre ? Car on ne lui arrache pas d'électron ? Et bien si ! Lorsqu'on enserre le morceau de sucre, des fissures vont se propager à l'intérieur de celui ci dont les bords vont frotter les uns contre les autres et s'arracher des électrons. Le sucre n'étant pas un bloc uniforme (grains compactes), de l'air, donc de l'azote va être présent à l'intérieur de celui-ci. Et, comme précédemment, ces mêmes atomes d'azote vont réagir de manière similaire en émettant de la lumière.






D'après un article original du magasine La Recherche et diverses connaissances personnelles

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publié par Tom dans: Sciences et Techniques
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Commentaires

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Commentaire posté par: Lorrie le jeudi 8 septembre 2011 - Lien direct
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