Absorption (optique)

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Spectre de transmission de l'atmosphère. Dans le visible, les pertes résultent principalement de la diffusion Rayleigh, alors que dans l'infrarouge, elles proviennent de l'absorption.

Coefficient d'absorption de l'eau en cm^-1.

L'absorption en optique, ou en électromagnétisme, désigne un processus physique par lequel l'énergie électromagnétique est transformée en une autre forme d'énergie.

[modifier] Niveau microscopique

Au niveau des photons (quanta de lumière), l'absorption représente le phénomène par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre particule, par exemple un atome dont les électrons de valence effectuent une transition entre 2 niveaux d'énergie électronique. Le photon est alors détruit par l'opération, l'énergie électromagnétique est absorbée et transformée en énergie électronique. Cette énergie absorbée peut par la suite être re-transformée en énergie électromagnétique par l'émission de photon(s), ou être transformée en agitation particulaire (augmentation de la vitesse de la particule) ce qui se traduit au niveau macroscopique par une augmentation de la température (l'énergie électromagnétique a été transformée en chaleur).

Voir spectroscopie et spectre électromagnétique.

[modifier] Niveau macroscopique

Spectre d'une permittivité diélectrique pour une large gamme de fréquence. $\varepsilon'$ and $\varepsilon''$ dénotent respectivement la partie réelle et la partie imaginaire de cette permittivité. Plusieurs processus sont illustrés sur cette image : relaxations ionique et dipolaire, et résonances atomique et électronique aux hautes énergies.

Au niveau de l'électromagnétisme classique, l'absorption constitue le phénomène par lequel tout matériau atténue toute onde électromagnétique le traversant (c'est la conséquence macroscopique du paragraphe précédent), l'énergie absorbée est alors convertie en chaleur (Effet Joule). Chaque matériau possède des propriétés caractéristiques propres - d'un matériau à l'autre- d'absorption électromagnétique en fonction de la longueur d'onde, qui sont notées par la partie imaginaire de sa permittivité et de sa perméabilité.

Noter que le phénomène d'absortion est relié au phénomène de dispersion par les Relations de Kramers-Krönig.

[modifier] Aspect pratique

Pour la plupart des substances, le taux d'absorption varie avec la longueur d'onde de la lumière incidente, menant à l'apparence de couleur dans les pigments qui absorbent certaines longueurs d'onde mais pas d'autres. Par exemple, avec une lumière blanche incidente, un objet qui absorbe les longueurs d'onde dans le bleu, vert et jaune, apparaîtra de couleur rouge. Un matériau de couleur noire absorbe ainsi toutes les longueurs d'onde (converties en chaleur), alors qu'un matériau de couleur blanche les réfléchit.

Des chercheurs du Rensselaer Polytechnic Institute ont créé un matériau à partir de nanotubes de carbone pouvant absorber 99,955 % de la lumière.^[1].