II. 4) Longueur d'onde et énergie
En résumé, la longueur d’onde est la distance parcourue par une onde pendant une période. Elle permet de définir la couleur d’une lumière émise. Par exemple, les lucioles émettent en moyenne une lumière de longueur d’onde égale à 560 nanomètres (nm), ce qui correspond à une lumière de couleur vert/jaune.
Schéma de l'ensemble des rayonnements connus à ce jour
Mais contrairement aux idées reçues, les lucioles ne brillent pas uniquement d’une couleur jaune ou verte. La lumière de la bioluminescence des lucioles couvre tout le domaine du spectre du visible.
En effet, il existe plus de 2000 espèces de lucioles et par ailleurs plusieurs variables de la réaction permettant la bioluminescence. Cela vient de la complexité de l’oxyluciférase (l’élément essentiel de la réaction) qui existe sous 6 formes différentes, variant par rapport à l’environnement chimique.
Graphiques et schématisation des différentes molécules d'oxyloluciférase
Des chercheurs du CNRS (Centre National de Recherche Scientifique) ont réussi à synthétiser et à analyser les 6 formes d’oxyluciférase. Puis ils ont construit ce graphique (ci-dessus), qui compare leur longueur d’onde ainsi que leur potentiel hydrogène (pH : basicité ou acidité). On a donc les longueurs d’ondes précises de l’émission en fonction de chaque oxyluciférase utilisée.
Maintenant, grâce à un calcul, nous pouvons trouver l’énergie dégagée par la réaction en fonction de chaque longueur d’onde. En effet, il existe des équations qui associent la longueur d’onde λ (lambda) et le quantum d’énergie ΔE (Delta E).
- On sait que :
- On sait aussi que :
- On arrive donc à la formule :
On peut maintenant calculer l’énergie libérée lors de la réaction chimique pour chaque forme d’oxyluciférase. Par exemple, pour l’oxyluciférase phenol-enol de longueur d’onde
λ = 367nm = 367 . 10-9 m, on a :
ΔE = h . ν / λ = (6,63 . 10-34) x (3,00 . 108) / (367 . 10-9) = 5,42 . 10-19 Joules
Or 1 eV = 1,60 . 10-19 Joules
Donc ΔE = (5.42 . 10-19) / (1.60 . 10-19) = 3,39 eV
On réalise ce même calcul avec les autres formes d’oxyluciférase et on obtient le tableau suivant :
On remarque que plus la longueur d’onde de l’émission est élevée, plus la quantité d’énergie libérée est faible.
