Fluorescence

Qu'est-ce-que la fluorescence?


La fluorescence est la propriété que possèdent certaines molécules d’absorber la lumière à certaines longueurs d’ondes (c’est à dire correspondant à une certaine couleur) et de réémettre une lumière à une autre longueur d’onde. Ces molécules, à l’état de repos (niveau d’énergie W0), ont la propriété d’absorber l’énergie émise par une source lumineuse et de gagner un niveau d’énergie supérieure (W1) en faisant passer un électron d’une sous-couche à une autre. Si l’apport d’énergie extérieure cesse, l’électron va gagner une sous-couche d’énergie inférieure W2, dans un premier temps intermédiaire entre W0 et W1, puis regagner finalement son niveau original W0. Dans cette dernière étape, il va libérer l’énergie acquise = W2-W0 sous forme de lumière.
Or, selon la relation de base :

 

W= hn


avec : h, constante de Planck; et n , fréquence de la lumière

Comme n =C/l (C vitesse de la lumière et l, longueur d’onde), on voit que la lumière absorbée pour porter la molécule au niveau excité W1 à une longueur d’onde l1, est caractérisée par une valeur W1= hl1 ou W= h C/l1
La valeur du niveau d’energie intermédiaire W2 est provisoirement atteint, puis le phénomène d’émission de fluorescence a lieu lors du retour à l’état de repos W0. Cette lumière est émise à une longueur d’onde l3 = l2-l0.

Chaque longueur d’onde définit une "couleur". La "couleur" de la lumière émise par le fluorochrome est donc différente de la source d’excitation lumineuse.

La gamme des longueurs d’ondes absorbées par un fluorochrome définit le spectre d’absorption (aux valeurs identiques à celles du spectre d’excitation) du fluorochrome,

La gamme des longueurs d’ondes émises par un fluorochrome définit le spectre d’émission.

Par exemple, la fluorescéine absorbe la lumière bleue (maximum à l = 490 nm) et émet une lumière bleu-vert (maximum à l = 520 nm). Les molécules qui ont cette propriété sont appelés fluorochromes. Elles sont très utiles comme marqueurs de molécules et constituent de véritables "étiquettes". Par rapport à une molécule radioactive, elles ont l’avantage d’être stables dans le temps si elles sont conservées à l’abri de la lumière, d’émettre des signaux de forte intensité et présentent, sauf exceptions, beaucoup moins de danger pour l’expérimentateur.

Les fluorochromes choisis doivent être compatibles avec la source lumineuse utilisée qui elle aussi émet selon un certain spectre. En cas d’utilisation simultanée de plusieurs fluorochromes, ils doivent être choisis de façon à être distingués les uns des autres (spectres d’émission différents) mais si possible pouvoir être excités par la même source lumineuse (spectres d’absorption proches).

Les LASERS ont des spectre d’excitations très étroits, ce qui fait souvent dire qu’ils émettent à une "seule longueur d’onde", ou mieux à plusieurs longueurs d’onde disjointes. En réalité, leur spectre d’émission est une succession de spectres disjoints très étroits. de 1 nm chacun.