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Concept
Principe de Franck-Condon
Résumé
Le principe de Franck-Condon est une loi de spectroscopie et de chimie quantique développée par James Franck et Edward Condon. Elle explique les intensités des transitions vibroniques, qui sont les modifications simultanées des niveaux d'énergie électroniques et de vibration d'un objet chimique dues à l'absorption ou à l'émission d'un photon d'énergie appropriée. Les états principaux, lors d'une transition électronique ou d'une modification d'un niveau d'énergie vibrationnel à un autre, seront plus susceptibles de se produire, si les deux fonctions d'ondes vibrationnelles se superposent de manière significative.
Le principe de Franck-Condon possède une interprétation semi-classique bien connue basée sur les apports originaux de James Franck datant de 1927. Les transitions électroniques sont considérées comme instantanées dans l'échelle de temps des mouvements nucléaires ce qui fait que si la molécule considérée évolue vers un nouveau niveau vibrationnel durant une transition électronique, ce nouvel état doit être instantanément compatible avec les positions nucléaires et les quantités de mouvement du niveau vibrationnel de la molécule dans l'état électronique se créant. Dans la description semi-classique des vibrations (oscillations) d'un oscillateur harmonique simple, les conditions nécessaires peuvent s'obtenir aux points d'inversion, où la quantité de mouvement est nulle.
Dans la description quantique, les niveaux et fonctions d'ondes vibrationnels sont ceux des oscillateurs harmoniques quantiques, ou d'approximations plus complexes de l'énergie potentielle des molécules, comme le potentiel de Morse. La figure 1 illustre le principe de Franck-Condon pour les transitions vibroniques dans une molécule avec des fonctions d'énergie potentielle de type Morse dans un état électronique fondamental et un excité. Dans l'approximation des températures basses, la molécule commence au niveau vibrationnel v = 0 de l'état électronique fondamental et par absorption d'un photon d'énergie adéquate, transite vers un état électronique excité.
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