Absorption à deux photons

Schéma d'énergie du processus d'absorption à 2 photons

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'Modèle:Lien parce qu'elle est proportionnelle au carré de l'intensité de la lumière, ce qui en fait un processus d'optique non linéaire.

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. 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 et subséquemment observée dans une vapeur de césium.

Schéma des niveaux d'énergie de la fluorescence excitée à 2 photons

Description

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.

Image des vaisseaux d'un cerveau de souris obtenue à l'aide du colorant Lem-PHEA, une application de l'ADP en imagerie médicale

Mesures

Taux d'absorption

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

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

devient :

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

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.

Voir aussi

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

Lien externe

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