Qu'est-ce qui détermine la couleur de la matière ? : Inclassables astronomie et sciences

[MIMATA]

Bonjour, il y a des années que je me pose cette question. Bon maintenant je viens la poser sur le forum. Donc voilà :
"Qu'est-ce qui, au niveau des atomes, détermine la couleur de l'objet ?"
Merci

L'explication est que chaque atome et aussi pour les molécules ont la faculté absorber certains photons et pas d'autres, ainsi il passe dans des états excités qui sont instables et redeviennent stable en émettant des photons d'une certaine longueur d'onde. Tout cela peut se calculer grâce à l'équation de Schrodinger.

[MIMATA]

Très bonne question que je ne me suis pourtant jamais posé !
On parle de longueur d'onde pour la lumière non ? Le spectre visible est constitué de plusieurs longueurs d'ondes et la matière donc les atomes sont capables "d'absorber" certaines longueurs d'ondes...mais si je me souviens bien, la couleur d'un objet est visible parce qu'il renvoie certaines longueurs d'ondes et pas (ou moins) d'autres...ce qui reviens au même que d'absorber vous me direz...

Est-ce dû à la forme des atomes (et donc de l'objet) ? Ou parviennent-ils à capturer réellement (absorber) des photons ?

ooooooookaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaay!!!! manuelarm, t'es vraiment calé pour réussir à répondre à mes questions!

Très bonne question que je ne me suis pourtant jamais posé !

Il y a encore beaucoup de questions que je me pose et que tu ne t'es sans doute jamais posées (pourquoi l'eau étteind le feu? Comment les chinois fabriquent leurs claviers d'ordi avec leurs milliers d'idéogrammes? Les Arabes, quand ils écrivent au stylo plume, ils en mettent pas partout? Ils écrivent à l'envers, alors il doivent mettre leur main dans l'encre?!).

D'ailleurs j'ai un don pour poser des colles aux profs! Quand je leur pose une question, il me disent eux-mêmes qu'ils ne se la sont jamis posée!
Cette question là je ne l'ai pas posée à ma prof, elle arrive pas à répondre quand je lui pose une question et je suis obligée de chercher moi même et à la fin c'est moi qui lui apprend des trucs!

@ Mimata

Si, ma mémoire ne me joue pas des tours, cela dépend de la structure atomique. En simplifiant , on peut considérer les couches électroniques comme une échelle dont le dernier niveau est la liberté pour l'électron , à l'état fondamental tout les électrons occupent les paliers inférieurs et ils ne peuvent absorber que des photons dont l'énergie permet d'atteindre un autre palier vide.

que les électrons absorbaient des électrons pour passer à un niveau supérieur j'avais déjà lu qqch là dessus mais ppar exemple un électron qui est sur la première couche et qui absorbe un photon il passe à la couche électronique supérieure mais les électrons doivent d'abord occuper les couches les plus inférieures à moins qu'il y en ait un qui de la deuxième couche qui passe en dessous?

[MIMATA]

L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possédant une charge électrique élémentaire de signe négatif. C'est un des composants de l'atome avec les neutrons et les protons.

Le concept d'une quantité indivisible de charge électrique a été élaboré pour expliquer les propriétés chimiques des atomes, dès 1838 par le naturaliste britannique Richard Laming ; le nom d'« électron » pour cette charge est dû au physicien irlandais George Johnstone Stoney. L'électron a été identifié comme une particule en 1897 par J. J. Thomson et son équipe de physiciens britanniques.

[EDIT MIMATA]Source Wikipédia[/EDIT]

[MIMATA]

Ouai et à part ça Alain? j'suis au courant que c'est un lepton et puis je vois pas le rapport entre ma question et ton petit cours d'histoire, mais bon...

Mais au fait, comment ça se décide? Qu'est ce qui choisi quels photons seront absorbé et quels photons seront renvoyés? C'est au niveau du nuage électronique? Quelles sont les caractéristiques physiques de l'atome qui déterminent quelle longueur d'onde sera renvoyée? C'est ça que je voudrais comprendre, en fait.

[MIMATA]

J'ai récemment vu sur Arte une série de 4 documentaires sur les nano-technologies et ils ont dit à une moment donné qu'on ne savait en fait pas vraiment comment les couleurs se créaient, le phénomène n'a pas l'air d'être aussi bien compris que ça finalement, ça tiendrait à la structure atomique et à l'interaction entre photons et électrons...

Pfiiouuuu! Pourquoi faut-il que je me pose les questions sans réponse?

C'est très bien de se poser des questions sans réponses, c'est ce que font les chercheurs et c'est ce qui les poussent à la recherche.

Pour répondre il y a plusieurs façons d'obtenir des couleurs, et dans les détails c'est en effet si tordu qu'on ne sait pas tout à fait.

Il y a bien sur l'histoire des électrons qui sautent d'une orbitale à l'autre, ce qui leur permet d'absorber et de réemmètre exactement la même longueur d'onde. Les photons qui ne correspondent pas à ces sauts d'énergie s'enfoncent dans la matière et perdent leur énergie et se transforment petit à petit en infrarouges. C'est pour ça qu'un truc noir, qui ne réemmet aucune longueur d'onde chauffe vite à la lumière, quelle qu'elle soit.

Pour comprendre ça c'est pas dur mais il vaudrait mieux que tu le demande à quelqu'un qui est devant toi pour qu'il t'explique de quelle façon les électrons se rangent autour de l'atome

Si le milieu est transparent, il y a les phénomènes de diffusion. Les photons de basse énergie ont tendance à passer à travers de grandes épaisseurs de matière transparentes, comme l'air, alors que les photons de haute énergie ont tendance à être diffusés dans tout les sens (je parle du visible bien sur, dans les autres plages ça peut être très différent). Ça s'appèle la diffusion de Rayleigh, et c'est pour ça que le ciel est bleu, alors qu'il est transparent (on devrait voir les étoiles en plein jour) et que le Soleil est d'autant plus rouge que sa lumière traverse une grande épaisseur d'atmosphère (au coucher par exemple) alors que dans l'espace il est blanc à peu de chose près.

La diffusion de Rayleigh tu peux la voir partout, dans beaucoup de minéraux de matériaux et même dans la bouffe.

Un autre phénomène dépend de la taille et de la nature des particules. Les nanoparticules d'or peuvent être vertes, oranges ou encore violettes selon leur taille, d'autres nanoparticules peuvent avoir toutes les couleurs de l'arc en ciel selon leur taille. Je ne sais pas trop à quoi c'est du, mais la taille, la structure des particules et la façon dont elles interagissent avec les photons doit jouer. Que je sache c'est un phénomène assez peu compris.

Je crois pour ma part qu'il suffit de connaitre les chocs élastiques et inélastiques des photons avec la structure électronique pour déduire les couleurs, par contre sachant que des solutions exactes des orbitales des électrons sont connues seulement pour les atomes hydrogènes et l'ion hélium, pour le reste ce ne sont que des approximations, cela vient peut-être de cela le manque de compréhension, mais je peux me tromper. Par contre, les réseaux des atomes (je veux dire la disposition des atomes ) devrait également jouer un rôle, dans ce cas on est dans le domaine de la matière condensé, ce qui est encore plus difficile à traiter du point de vue des calculs.

De la cristalo', ça se fait en deuxième année de physique (à hâte d'y être)

heu... je pose une question et j'arrive à peine à comprendre les réponses les chocs élastiques et inélastiques je sais pas trop ce que c'est je pense qu'il y a une histoire de rebondissement.
La cristallo' je connais pas
les orbitales tout ce que j'y connais c'est les trucs du genr (k)2 (L)8 (M)8 je connais l'histoire du duet et de l'octet, je sais que les électrons cherchent d'abord à saturer les couches les plus intérieures avant de passer à la suivante.
Pour la diffusion de raleigh faudra que je cherche mais je comprends pas trop "dans la bouffe"
Bon ben voilà
(je suis en 2de)
pfiouuu

Pour les orbitales, en gros les différents niveaux sont quantifiés, c'est à dire que tu ne peux pas avoir des électrons à n'importe quelle distance du noyau comme tu peux avoir des planètes à n'importe quelle distance du Soleil. Il ya des paliers bien définis. C'est pareil que dans un immeuble, tu peux être au RDC ou au 1er étage, mais pas entre les deux...

Par contre tu peux monter ou descendre par les escaliers et ça te consommera une quantité fixe d'énergie si tu monte (quand tu monte tu fatigue). L'électron n'a pas d'énergie en réserve, à part celle qui lui sert à tourner autour du noyau, donc il ne monte pas. Par contre si tu l'éclaire avec de la lumière, tu lui donne une énergie, il va peut être monter. S'il décide de monter il va donc absorber un peu de lumière, mais seulement une seule couleur, celle qui correspond pile poil à l'énergie nécessaire pour monter, s'il prend moins il ne montera pas, s'il prend plus il ne pourra pas monter trop et retombera donc inutile aussi. Les particules ne font rien d'inutile.

S'il y a de la place à l'étage en dessous l'électron peut descendre, dans ce cas il va avoir de l'énergie en trop car il a besoin de moins d'énergie à l'étage du dessus. Il va donc émettre de la lumière dont la couleur est pile poil la même que celle qui a été nécessaire pour monter.

Donc quand il monte, il absorbe et quand il descend, il émet. Et comme les deux niveau sont fixes, l'énergie est tjr la même, et il va absorber ou émettre toujours la même couleur s'il se déplace entre ces deux niveaux d'énergie.

Bien sur il n'y a pas que deux niveaux, il y en a plein, et plein d'électrons aussi.

Si tu éclaire un gaz (c'est juste un exemple) il va absorber par exemple sur rouge et si tu regarde la lumière qui sort du gaz, elle va être plutôt bleue car le rouge a été absorbé.

Si tu excite le gaz, les électrons vont retomber sur leurs orbitales d'origine et émettre... du rouge.