Physique chimie,la fluorescence au service du diagnostic m�dical. E3C : enseignement de sp�cialit� premi�re g�n�rale.

I. Origine physique du ph�nom�ne de fluorescence.
On donne le diagramme simplifi� de la voie de d�sexcitation d'une mol�cule fluorescente apr�s absorption d'un photon du niveau fondamental au deuxi�me niveau d'�nergie �lectronique. La d�secitation comporte deux phases :
processus de conversion interne : la mol�cule passe d'un niveau excit� sup�rieur � in niveau excit� interm�diaire inf�rieur. Il n'y a pas d'�mission de photons ; il peut y avoir des transferts thermiques.
La fluorescence, retour � l'�tat fondamental avec �mission de photon.

1 et 2 Quelle est l'origine de la couleur bleue fluorescente de la solution de quinine ?
La solution absorbe de la lumi�re dans l'ultraviolet. La longueur d'onde de la lumi�re �mise par cette solution est sup�rieure � celle du rayonnement incident, cause de cette �mission ( "loi de Stokes").
3. Proposer une explication, s'appuyant sur des calculs, permettant de justifier que les transitions repr�sent�es sur le diagramme sont en accord avec la "loi de Stokes".
Longueur d'onde de la lumi�re incidente : h c / DE avec DE = 7,5-1,2 = 6,3 eV soit 6,3 x1,6 10^-19 =1,008 10^-18 J.
l = 6,63 10^-34 x 3 10⁸ / (1,008 10^-18) =1,97 10^-7 m = 197 nm ( U.V)
Longueur d'onde de la lumi�re �mise par fluorescence : h c / DE avec DE = 7,5-4,7 = 2,8 eV soit 2,8 x1,6 10^-19 =4,48 10^-19 J.
l = 6,63 10^-34 x 3 10⁸ / (4,48 10^-19) =4,44 10^-7 m = 444 nm ( bleu, domaine visible)

II. Principe de la photographie r�alis�e lors de l'angiographie r�tinienne.
L’appareil photographique utilis� pour l’angiographie peut �tre mod�lis� par :
une lentille convergente de centre O, correspondant � l’objectif. Sa distance focale image est �gale � O�F’ = f ’ = 60 mm ;
- un �cran correspondant au capteur num�rique de l’appareil photographique.

On suppose par la suite que l’objectif de l’appareil photographique est proche de l’oeil au cours de cette analyse m�dicale.
4. La t�che blanche pr�sente sur la r�tine est repr�sent�e par le segment AB. Son image sur l’�cran est not�e A’B’. Sachant que le grandissement de l’objectif de l’appareil photographique utilis� vaut g =A'B' / A'B= -1, donner les caract�ristiques de l’image de
la t�che blanche form�e sur le capteur num�rique dans l’hypoth�se o� A�B > 0.
L'image est r�elle, invers�e par rapport � l'objet.
5. Exprimer, en fonction de f ‘ et g , la distance O�A' pour laquelle l’image de la t�che blanche est
nette sur le capteur de l’appareil photographique. Donner la valeur de la distance D et commenter la valeur obtenue.

D = 0,12 m .
III. Analyse de la solution de fluoresc�ine utilis�e pour l’angiographie.
La solution de fluoresc�ine utilis�e lors de l’angiographie r�tinienne doit avoir les caract�ristiques suivantes :
- fluoresc�ine sodique : 10,00 g pour 100 mL de solution injectable ;
- une ampoule de 5 mL contient 0,5 g de fluoresc�ine sodique.
http://agence-prd.ansm.sante.fr/php/ecodex/rcp/R0287916.htm
On souhaite v�rifier la concentration en fluoresc�ine d’une solution commerciale afin de s’assurer qu’elle puisse �tre utilis�e lors d’une angiographie r�tinienne.
Donn�es :
- Formule brute de la fluoresc�ine : C₂₀H₁₂0₅ ;
- Spectres d’absorption et de fluorescence de la fluoresc�ine :

6. Les spectres d’absorption et de fluorescence de la fluoresc�ine sont- ils en accords avec la loi de Stokes ? Justifier votre r�ponse.
Oui : la longueur d'onde de la lumi�re �mise par cette solution est sup�rieure � celle du rayonnement incident, cause de cette �mission ( "loi de Stokes").