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Maths, Physique, Chimie


Les mathématiques

Didier Perret [DR]

Didier Perret

Docteur

Section de chimie et biochimie
Université de Genève

Lorsqu'on parle de "couleurs", on admet qu'il s'agit bien de ce que l'œil humain peut déceler; dans un arc-en-ciel produit par la décomposition de la lumière blanche du soleil, les couleurs s'étendent du violet au rouge. En dessous du violet et au-dessus du rouge, il existe des "couleurs" mais notre œil ne peut pas les percevoir, et on parle alors de spectre électromagnétique.

En tant que tels, les électrons n'ont pas de couleur, mais ils peuvent véhiculer de la lumière colorée sous certaines conditions.

Pour faire simple, la couleur de toute substance est la résultante d’une interaction à 3 acteurs: la lumière qui arrive sur l’objet, la lumière que l'objet absorbe ou réfléchit, et la perception que l'observateur a de cet objet. La couleur d'une tomate apparaîtra différente si elle est éclairée par la lumière solaire ou par une ampoule électrique; deux tomates apparaîtront de couleurs différentes à un observateur; et finalement, une tomate apparaîtra plus ou moins rouge pour deux personnes.

Si un objet apparaît d’une couleur donnée lorsqu'il est éclairé par une lumière blanche, c'est parce qu'il absorbe principalement sa couleur complémentaire. Et si la couleur complémentaire est absorbée, c'est parce que la lumière possédant cette couleur interagit avec les molécules dont l'objet est constitué. Les molécules sont constituées d'atomes liés entre eux, et les atomes sont constitués d’un noyau contenant des protons et des neutrons autour desquels des électrons sont en mouvement. Lorsque la lumière interagit avec des molécules, c'est en fait avec les électrons de ces molécules qu'elle interagit; et pour être plus précis, la lumière n'interagit qu'avec les électrons qui forment les liaisons entre atomes. En effet, ce sont les électrons les plus éloignés du noyau d'un atome qui peuvent créer des liaisons avec d'autres atomes; les électrons les plus proches du noyau ne sont pas influencés par la lumière qui frappe la molécule.

L'interaction entre la lumière et les électrons d'une molécule résulte en un processus appelé "excitation", durant lequel les électrons soumis à la lumière "s’éloignent" des atomes auxquels ils appartiennent. Comme les molécules ont tendance à ne pas rester dans un état "excité", les électrons qui ont absorbé la lumière vont "revenir" à nouveau vers leurs atomes, généralement en perdant de la chaleur.

Dans certains cas bien particuliers (pour les molécules fluorescentes ou phosphorescentes), lorsque les électrons d'une molécule ont interagi avec de la lumière, ils "s’approchent" à nouveau de leurs atomes en émettant de la lumière plutôt qu'en perdant de la chaleur. Cette lumière émise peut avoir une couleur que notre œil perçoit. Par exemple, si on éclaire un extrait de chlorophylle avec de la lumière bleue, l'extrait de chlorophylle émet de la lumière rouge. Bien que les électrons ne possèdent pas de couleur, ce sont bien les électrons qui contribuent à la création d'une lumière colorée lorsque la molécule "excitée" revient à son état stable.

22.05.17