Absorption à deux photons

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L'absorption à deux photons (ADP) est l'absorption simultanée de deux photons de fréquences identiques ou différentes dans le but d'exciter une molécule dans un état donné (habituellement, l'état fondamental) à un état électronique de plus haute énergie. La différence d'énergie entre ces deux états est égale à la somme des énergies des deux photons. L'absorption à deux photons est un processus de second ordre, de plusieurs degrés de magnitude plus faible que l'absorption linéaire. Elle diffère de l'absorption linéaire parce qu'elle est proportionnelle au carré de l'intensité de la lumière, ce qui en fait un processus d'optique non linéaire^[1].

L'absorption à deux photons peut produire de la fluorescence excitée à deux photons.

Histoire

Ce phénomène est prévu par les travaux de Maria Goeppert-Mayer en 1931, dans sa thèse doctorale^[2]. Trente ans plus tard, l'invention des lasers permet la première vérification expérimentale de l'ADP lorsque la fluorescence excitée à deux photons est détectée dans un cristal dopé à l'europium^[3] et subséquemment observée dans une vapeur de césium^[4].

Description

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Applications

De nombreuses applications ont été développées à partir du principe de l'ADP, telles que la limitation optique, le stockage optique 3-D de l'information, l'imagerie médicale, la microfabrication et la photochimiothérapie.

Mesures

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Taux d'absorption

La loi de Beer-Lambert pour l'absorption à un photon :

${\displaystyle I(x)=I_{0}e^{-\alpha \,c\,x}\,}$

devient :

${\displaystyle I(x)={\frac {I_{0}}{1+\beta cxI_{0}}}\,}$

pour l'ADP avec l'intensité de la lumière comme fonction de la longueur du chemin x, de la concentration c et de l'intensité lumineuse initiale I₀. Le coefficient d'absorption α devient le coefficient ADP β.

Émission à deux photons

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Voir aussi

• Particule virtuelle dans un état où l'amplitude de probabilité n'est pas conservée
• Microscopie par excitation à deux photons

Références

Lien externe

• Web-based calculator for the rate of 2-photon absorption

• Portail de l’optique