Absorption : Processus par lequel l'énergie lumineuse est captée par la matière et convertie en d'autres formes d'énergie
- Appliquer la loi de Beer-Lambert
- Identifier les paramètres (α, x)
- Calculer l'intensité transmise
I₀ = intensité initiale, α = coefficient d'absorption = 0.5 cm⁻¹, x = épaisseur = 2 cm
\(I = I_0 e^{-\alpha x}\)
\(I = I_0 e^{-0.5 \times 2} = I_0 e^{-1}\)
\(T = \frac{I}{I_0} = e^{-1} = 0.368 = 36.8\%\)
Le coefficient de transmission est de 36.8%, soit 63.2% d'absorption
• Loi de Beer-Lambert : I = I₀e⁻ᵃˣ
• Coefficient d'absorption : α dépend de la nature du matériau
• Épaisseur : x en cm ou m selon les unités de α
Transmission : Passage de la lumière à travers un matériau sans changement de fréquence
T = 80% = 0.80
\(A = -\log(T) = -\log(0.80) = 0.097\)
Si R = 5%, alors A + T + R = 100%
Absorption = 100% - 80% - 5% = 15%
Le verre teinté transmet 80% de la lumière, absorbe 15% et réfléchit 5%
• Conservation de l'énergie : A + T + R = 1
• Absorbance : A = -log(T)
• Transparence : Matériau avec T élevé
Diffusion Rayleigh : Diffusion de la lumière par des particules de taille inférieure à la longueur d'onde
La diffusion Rayleigh suit la loi : \(I \propto \frac{1}{\lambda^4}\)
λ_bleu ≈ 450 nm, λ_rouge ≈ 700 nm
\(\frac{I_{bleu}}{I_{rouge}} = \left(\frac{\lambda_{rouge}}{\lambda_{bleu}}\right)^4 = \left(\frac{700}{450}\right)^4 = 1.56^4 \approx 6\)
La lumière bleue est plus diffusée que la lumière rouge → ciel bleu
La lumière bleue est environ 6 fois plus diffusée que la lumière rouge
• Diffusion Rayleigh : I ∝ 1/λ⁴
• Couleur du ciel : Plus courte λ → plus de diffusion
• Particules : Taille < λ pour diffusion Rayleigh
Réflexion : Changement de direction d'une onde à la surface d'un matériau
Les métaux ont une grande densité d'électrons libres
Pour un miroir métallique : R ≈ 95%, A ≈ 4%, T ≈ 1%
Verre : R ≈ 4%, A ≈ 0%, T ≈ 96%
Angle d'incidence = angle de réflexion
Un miroir métallique réfléchit 95% de la lumière incidente
• Électrons libres : Responsables de la réflexion dans les métaux
• Loi de la réflexion : θᵢ = θᵣ
• Conservation : R + A + T = 1
Absorption sélective : Matériau qui absorbe certaines longueurs d'onde tout en transmettant d'autres
UV-A : 315-400 nm, UV-B : 280-315 nm, UV-C : 100-280 nm
Pour UV-B : T = 1% → A = 99% d'absorption
Protection UV-B = (1 - 0.01) × 100 = 99%
UV-B plus nocifs que UV-A → forte absorption nécessaire
L'écran solaire bloque 99% des rayons UV-B et 95% des rayons UV-A
• UV-B : Plus énergétiques → plus dangereux
• Filtres UV : Absorption sélective dans les régions UV
• SPF : Mesure de la protection contre les UV
- Absorption : Transformation de l'énergie lumineuse en chaleur ou excitation moléculaire
- Transmission : Passage de la lumière à travers le matériau
- Réflexion : Retour de la lumière à la surface du matériau
- Diffusion : Changement de direction de la lumière par les particules
- Réfraction : Changement de direction à la surface de séparation
- L'énergie lumineuse est conservée : la somme des coefficients d'absorption, de transmission et de réflexion vaut 1
- La loi de Beer-Lambert s'applique aux solutions diluées : I = I₀e⁻ᵃˣ
- La diffusion Rayleigh dépend de la puissance 4ième de l'inverse de la longueur d'onde
- Les matériaux transparents ont un coefficient de transmission élevé
- Les métaux sont de bons réflecteurs dans le visible en raison de leurs électrons libres
