INTRODUCTION

$ 1. Définition de la fluorescence. — Certains milieux matériels exposés à un rayonnement convenable deviennent des sources lumineuses. En dehors de réflexions ou de diffusions dues aux défauts d’homogénéité, on constate l’existence d’une émission secondaire de lumière appelée photoluminescence.

Dans certains cas le corps peut rester luminescent pendant un temps appréciable après la cessation de l’éclairement. L'émission secondaire dont l'intensité décroît plus ou moins rapidement avec le temps est appelée phosphorescence. On donne le nom de fluorescence aux photoluminescences qui cessent pratiquement avec l'excitation lumineuse qui les provoque.

Il est d’ailleurs difficile de séparer sans arbitraire les photoluminescences en fluorescences et phosphorescences d’après la seule valeur de leurs durées de persistance.

L'expérience montre qu’à partir du moment où l’on supprime l'excitation lumineuse, l’intensité 3 de la lumière émise diminue généralement suivant une loi exponentielle : A

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La quantité - appelée durée moyenne d’émission a pu être déterminée directement pour un grand nombre de photoluminescences [°, 3, 24, 37 38 39](x), Les résultats restèrent longtemps négatifs dans le cas des solutions fluorescentes.

Récemment Francis Perrin [®] a pu calculer la persistance d'émission des solutions de matières colorantes et de différentes substances organiques fluorescentes à partir de l’évaluation du taux de polarisation des lumières réémises. A peu près vers la même époque, GAvioLA [1°] a mis au point une méthode directe de mesure des durées d'émission aussi brèves, de 10—7 à 10— seconde, en utilisant le phénomène de Kerr et la méthode d’éclairement instantané d’Agranam et Lemoine [!]. Les valeurs obtenues sont en très bon accord avec celles qu’a indiquées Francis PERRIN.

La distinction entre phosphorescence et fluorescence doit cependant être conservée. Mais Jean PERRIN a montré que la différence essentielle apparaît quand on considère l’influence de la température sur la durée d'émission. Dans le cas des phosphorescences typiques, celle du sulfure de zinc calciné avec une trace de cuivre, éclairé par une lumière bleue par exemple, la durée d'émission

(*) Les numéros entre crochets renvoient à l’index bibliographique.

Jean Bouchard. 1

augmente indéfiniment quand on abaisse la température. Au contraire la durée d'émission des fluorescences usuelles reste inappréciable directement, ‘même aux très basses températures (pour la fluorescence verte d’une solution d’uranine par exemple) ou tend vers une limite (notamment pour la fluorescence des sels d’uranyle, comme l'ont établi les recherches de Francis PERRIN et R. DELORME [°*]).

Les phénomènes présentés par les phosphorescences quand l’énergie thermique disponible diminue indiquent que le rayonnement n’est pas émis spontanément mais que cette émission doit être consécutive à un emprunt d’énergie au milieu. Seules les fluorescences correspondent à une émission spontanée depuis l'instant d’excitation. C’est cette spontanéité de la réémission qui doit être considérée comme le caractère essentiel des fluorescences et sa persistance apparaît comme la durée même d’un phénomène d’émission lumineuse.

$ 2. Caractères généraux des fluorescences. — La fluorescence est toujours consécutive à une absorption des rayons lumineux excitateurs. Cette loi fondamentale établie par les premières recherches de HErRsCHEL [1], de Brewsrer[f] et de Strokes [*, *, %] sur la fluorescence peut être considérée comme une conséquence du principe de la conservation de l’énergie.

11 résulte de cette loi que la fluorescence est toujours un phénomène sélectif. Pour une substance donnée, seules certaines radiations — celles qui sont absorbées — sont susceptibles de provoquer la luminescence tandis que les autres sont complètement inactives.

Au point de vue de l’émission, il existe deux types principaux de fluores-

cences : [) les résonances optiques observées dans les gaz monoatomiques (vapeurs métalliques) qui consistent en une réémission intense d’une lumière monochromatique rigoureusement déterminée, excitée par une radiation identique ; 2) les fluorescences avec changement de fréquence, ou fluorescences proprement dites, dans lesquelles la composition spectrale de la lumière de fluorescence est caractéristique de la substance et comprend notamment des radiations non représentées dans le spectre de la lumière incidente. À l'exception du cas des fluorescences observées dans les vapeurs moléculaires excitées par une radiation monochromatique (raie très fine) la composition spectrale de la lumière de fluorescence est indépendante de la nature des radiations excitatrices.

$ 3. — Stokes pensait que la longueur d’onde du rayonnement de luminescence devait être supérieure à la longueur d’onde de la radiation excitatrice. De nombreuses recherches [], et particulièrement celles de Nicnozs et MERRIT [®], de Woop [“], et de JaBLonsxt [?], sur le spectre de la lumière de fluorescence ont montré que, dans bien des cas, la loi de Stokes ne se vérifiait pas.

Par exemple, les solutions de matières colorantes que nous étudierons ici présentent une bande d'absorption intense pour les radiations dont les longueurs d’onde sont comprises dans un intervalle de 200 angstrôms environ ; le spectre de fluorescence s’étend de façon continuesur un intervalle comparable. La bande d'absorption est toujours assez nettement délimitée du côté des grandes lon-

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