Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Michel DALIBART : Docteur ès sciences - Docteur d’État ès sciences - Maître de conférencesLaboratoire de physico‐chimie moléculaire (UMR 5803), Bordeaux - Responsable du centre de ressources « Spectroscopies » de l’ENSCPB, Bordeaux
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Laurent SERVANT : Ingénieur ENSCPB - Docteur de l’université Bordeaux I - Maître de conférencesLaboratoire de physico‐chimie moléculaire (UMR 5803), Bordeaux
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’objectif des spectroscopies optiques est d’obtenir des informations sur la matière à partir de son interaction avec le rayonnement. Selon la fréquence du rayonnement incident (c’est‐à‐dire son énergie), typiquement l’ultraviolet (UV), le visible ou l’infrarouge (IR), l’interaction matière‐rayonnement concerne divers types de niveaux d’énergie de la matière. Le type d’information obtenu dépendra de la sensibilité de l’appareillage (et, donc, de la méthode d’enregistrement du spectre) et de la nature de l’échantillon (état physique : gaz, liquide, solide...). En pratique, l’analyse peut être qualitative : l’identification d’un composé est recherchée à partir de sa signature spectrale, celle‐ci dépendant des niveaux d’énergie « sondés » par le rayonnement, ou quantitative : dans ce cas, outre l’identification, c’est une méthode de dosage d’une substance, grâce à sa signature spectrale, qui est recherchée.
Dans la suite, nous nous intéresserons plus spécifiquement au cas de la spectroscopie dans l’infrarouge et par suite à la spectroscopie de vibration. Après un bref rappel des notions générales sur l’interaction matière‐rayonnement, nous présenterons, dans une seconde partie, les principales approches utilisées pour l’enregistrement d’un spectre infrarouge, en comparant leurs avantages et leurs inconvénients. Dans une troisième partie, les méthodes classiques d’échantillonnage, c’est‐à‐dire les techniques permettant l’enregistrement d’un spectre selon que l’échantillon étudié est solide (massif, film ou pulvérulent), liquide ou gazeux, seront présentées. Enfin, plusieurs méthodes d’analyse quantitative seront discutées dans la quatrième partie.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 1977 par Bernard MALINGREY
- Version archivée 2 de juil. 1984 par Bernard MALINGREY
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Notions générales5. Annexe : compléments d’optique
Nous avons vu précédemment qu’un grand nombre des propriétés du rayonnement s’expliquent en admettant que c’est un phénomène périodique (oscillations des champs E et H ) qui se propage avec une vitesse u = c dans le vide, et u = c / N dans un milieu matériel.
Dans les compléments qui suivent, nous allons nous intéresser plus spécifiquement à la nature vectorielle du champ électromagnétique, et à ses conséquences sur l’interaction matière‐rayonnement.
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Notion de lumière polarisée
La notion de polarisation de la lumière est nécessaire pour introduire les relations de Fresnel, indispensables à la compréhension de la spectroscopie infrarouge par réflexion. Une onde électromagnétique est dite polarisée dans un plan normal à la direction de propagation, si la courbe décrite par l’extrémité du champ E est bien définie.
L’onde sera dite polarisée rectilignement ou linéairement si le vecteur E garde, au cours du temps, une direction fixe, dite direction de polarisation, le long de laquelle le champ électrique oscille périodiquement. Le rayonnement issu des sources usuelles n’est en général pas polarisé : on obtient un rayonnement polarisé en plaçant sur le trajet du faisceau, un dispositif appelé polariseur, ne laissant passer que les composantes de E parallèles à une certaine direction.
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Lois de Descartes‐Snell
Considérons (figure 31) deux milieux optiquement différents (indices de réfraction N 1 et N 2) séparés par une surface de séparation S, appelée dioptre. Une onde électromagnétique se propageant dans (1), et qui arrive en S, donne naissance à une onde transmise (T ) se propageant dans (2) et une onde réfléchie (R ), qui revient dans (1).
Les lois de Descartes‐Snell permettent de préciser ces phénomènes :
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les rayons réfléchis (R ) et transmis (T ) appartiennent au plan d’incidence défini par le rayon incident et la normale au dioptre. L’angle de réflexion
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