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Auteur(s)
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Elisabeth GIACOBINO : Directeur de Recherche au Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
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Pour préciser comment la lumière interagit avec la matière, nous présenterons tout d’abord de brefs rappels sur les propriétés de ses constituants de base, les atomes 1.1 . Les atomes sont parfois groupés en molécules, dont nous discuterons la structure 1.2. Un ensemble d’atomes et de molécules peut émettre de la lumière, absorber ou modifier celle qui le traverse avec des particularités qui dépendent des caractéristiques propres des composants. Mais ces caractéristiques ne dominent les propriétés optiques du milieu que si la concentration est faible, comme dans un gaz sous faible pression. Dans les milieux condensés comme les liquides et les solides, les propriétés optiques sont liées aux interactions très fortes entre atomes voisins et nécessitent un traitement particulier 1.3.
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Rappel sur la structure de la matière
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5. Spectroscopie
pour plus de détails, le lecteur pourra consulter les articles de la rubrique Méthodes nucléaires et spectroscopies du traité Analyse et Caractérisation.
La spectroscopie est l’étude de la répartition en fréquence du rayonnement émis, absorbé ou diffusé par une substance. La spectroscopie donne ainsi des informations sur la structure de la substance qui émet ou absorbe. On utilise aussi la réponse spectroscopique d’un matériau de composition inconnue pour l’identifier et procéder à des dosages.
Jusqu’à l’invention des lasers, la spectroscopie optique comportait essentiellement deux grands volets : la spectroscopie d’absorption et la spectroscopie d’émission 2.2. Dans un cas comme dans l’autre, l’analyse de la lumière en ses diverses composantes spectrales se fait à l’aide d’appareils appelés monochromateurs 5.1.
Une nouvelle spectroscopie a vu le jour avec l’utilisation des lasers, qui émettent directement des radiations pratiquement monochromatiques qui peuvent être très intenses. Nous passerons rapidement en revue quelques-unes des méthodes associées aux lasers 5.2.
5.1 Spectroscopie classique et monochromateurs
Le plus ancien des monochromateurs est le prisme. Un prisme de verre dévie les rayons lumineux qui le traversent dans une direction qui dépend de leur fréquence. Le prisme est un appareil extrêmement simple mais il n’est plus guère utilisé en spectroscopie de précision car il n’est pas capable de séparer des longueurs d’onde très voisines.
La qualité d’un monochromateur est en effet liée à un...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - FEYNMAN (R.P.) - Le cours de physique : électromagnétisme. -
-
(2) - BORN (M.), WOLF (E.) - Principles of optics. - Pergamon (1970).
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(3) - CAGNAC (B.), PEBAY-PEROULA (J.C.) - Physique atomique. - Tomes 1 et 2, Dunod (1983).
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(4) - LAVAL (G.) - Matière et rayonnement. - Cours de physique à l’École Polytechnique (non publié) (1986).
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(5) - DESVIGNES (F.) - Détection et détecteurs de rayonnement. - Masson (1987).
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(6) - BERTIN (M.), FAROUX (J.P.), RENAULT (J.) - Électromagnétisme. - Tome 4, Milieux diélectriques et milieux aimantés. Dunod (1984).
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