Commençons par définir la lumière : c'est une onde, donc une propagation d'énergie. Ensuite la matière : elle est composée d'atomes eux même fait d'un noyau et d'électrons.
Quand de la lumière arrive sur un électron (ou une autre forme d'énergie), ce dernier peut capter son énergie. L'électron est alors dit « excité » (il possède un surplus d'énergie). L'électron se « désexcite » en libérant cette énergie sous une forme ou une autre.
Cela peut se manifester de différentes façons :
- énergie électriques (principe photoélectrique)
- énergie calorifique (la matière rayonne de la chaleur - domaine du rayonnement infra-rouge)
- énergie chimique (photosynthèse ; photographie argentique…)
- ou, le cas qui nous intéresse : de l'énergie lumineuse.
Fluorescence
Il s'agit de l'émission rapide de lumière après une absorption d'énergie :
Dans la phase ①, l'électron est éclairé et un passe dans un état énergétique excité. Dans la phase ②, l'électron se désexcite en se débarrassant de sont énergie sous forme de lumière.
Ce phénomène est instantané : aussitôt qu'un électron capte de l'énergie, il la ré-émet. Quand je dis « aussitôt », c'est une durée de l'ordre de la nanoseconde.
Bref, cette désexcitation rapide par émission de lumière, c'est la fluorescence.
Cette application est utilisée par exemple par dans les tubes "néon" (qui n'ont pas de néon, d'ailleurs). L'électricité produite excite le gaz dans le tube, qui va lui exciter les dépôts de poudres sur les parois (poudres de composés aluminés par exemple).
Vous pouvez essayer : frottez un tube néon sur un pull en laine dans le noir total, et vous verrez des étincelles : le champ de l'électricité statique va exciter la poudre à l'intérieur qui va briller furtivement (totalement sans danger mais rigolo).
C'est aussi la fluorescence qui est responsable de la brillance d'un t-shirt blanc sous la "lumière noire".
Phosphorescence
La phosphorescence, est au contraire, lente : tous les objets qui brillent dans le noir après une exposition à la lumière fonctionnent par phosphorescence.
La différence se situe au niveau de la désexcitation : l'étape d'absorption d'énergie est la même, mais la restitution se fait en passant par un troisième état intermédiaire (état dit triplet) :
Avant de repasser dans son état de repos, l'électron passe par un état intermédiaire. Et c'est ce passage qui prend du temps. Une fois dans l'état intermédiaire, il peut revenir dans l'état de repos et émettre un rayonnement dit de phosphorescence.
Vu que le processus total prend du temps (plusieurs heures parfois), les objets phosphorescents peuvent briller dans le noir même après avoir éteint la lumière. C'est le cas de certaines montres qui ont leurs aiguilles brillants dans le noir, ou les peluches qui brillent dans le noir.
À noter que certains vieux objets (de vieilles montres) fluorescents utilisaient comme source d'énergie non pas une exposition à la lumière, mais la désintégration radioactive de certains éléments, comme le radium. C'est objets ne sont plus fabriqués aujourd'hui et il est recommandé de ne pas les porter sur soi.
Conclusion
Retenez donc que la différence visible se fait sur la durée : la fluorescence est courte et la phosphorescence est longue.Tout ça à cause de comportements d'électrons expliqués par la physique quantique…
Allez, vu que je vous avait déjà parlé de l'effet Čerenkov et l'émission par dépassement de la vitesse de la lumière, voici une page avec plein de questions sur la lumière qu'on s'est tous déjà posé (sans toujours avoir de réponse d'ailleurs). Très ludique et vulgarisé.
