Upload
others
View
10
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Universiteacute de Bordeaux 2022 1
UE 4TPC603U
Meacutecanique Quantique Approfondie
et Spectroscopies
Meacutecanique Quantique ApprofondiePr Eric Mevel
ericmevelu-bordeauxfr
SpectroscopiesPr Jean-Christophe SOETENS
jean-christophesoetensu-bordeauxfr
2
Organisation
Universiteacute de Bordeaux 2022
3
Plan du cours
Universiteacute de Bordeaux 2022
I- Introduction
Deacutefinition historique applications
Principe geacuteneacuteral drsquoune expeacuterience
La quantification des eacutetats de la matiegravere
Processus eacuteleacutementaires drsquointeraction lumiegravere matiegravere
Intensiteacute et largeur de bande regravegles de seacutelection
Scheacutema expeacuterimental geacuteneacuteral
II- Spectroscopie drsquoabsorption UV-Visible
III- Spectroscopie drsquoabsorption IR
IV- Spectroscopie de diffusion Raman
V- Spectroscopie de Fluorescence moleacuteculaire
VI- Compleacutements
4
Deacutefinition
La spectroscopie est lrsquoensemble des techniques qui
permettent drsquoanalyser
- la lumiegravere eacutemise par une source lumineuse
- la lumiegravere transmise reacutefleacutechie diffuseacutee par un
corps (un eacutechantillonhellip)
Universiteacute de Bordeaux 2022
5
Deacutefinition
Spectroscopie = eacutetude des interactions entre les
ondes eacutelectromagneacutetiques et la matiegravere
Interactions la matiegravere effectue une transitiondrsquoun eacutetat drsquoeacutenergie agrave un autre eacutetat drsquoeacutenergie
drsquoun eacutetat quantique agrave un autre eacutetat quantique
Linteraction entre lumiegravere et matiegravere est agrave lrsquoorigine de la majeur partie des
pheacutenomegravenes eacutelectriques magneacutetiques optiques et chimiques observables
dans notre environnement proche
Interaction entre le vent solaire et
le champ magneacutetique des planegravetes
Arc-en-ciel
Universiteacute de Bordeaux 2022
6
Deacutefinition
Autres exemples de pheacutenomegravenes qui nous entourent ougrave lumiegravere et matiegravere sont eacutetroitements lieacutes
Couleurs dans notre environnement
Arc en ciel Astrochimie Feu drsquoartifices
Universiteacute de Bordeaux 2022
7
Petit historique
Theacuteorie des couleurs proposeacutee par
Newton enfermeacute dans une piegravece
Tous les volets sont hermeacutetiquement
fermeacutes lun eacutetant perceacute dun petit trou
par lequel la lumiegravere solaire peacutenegravetre
Devant cet eacutetroit faisceau il laisse le
rayon traverser la piegravece pour former
une tacircche lumineuse blanche sur le
mur en face
Puis il place un prisme sur le faisceauhellip
Isaac Newton
1643 - 1727
Universiteacute de Bordeaux 2022
8
Petit historique
En 1800 deacutecouvert par Freacutedeacuteric
Wilhelm Herschel
Herschel sinteacuteressait aussi agrave la chaleur
et agrave sa relation avec la lumiegravere Il avait
remarqueacute que les diffeacuterentes couleurs de
la lumiegravere semblaient avoir des
tempeacuteratures diffeacuterentes Apregraves avoir
remarqueacute le changement de tempeacuterature
pour les diffeacuterentes couleurs de la
lumiegravere visible il a deacutecideacute dessayer de
mesurer la tempeacuterature au-delagrave du
spectre visible
Le rayonnement infrarouge
Wilhelm Herschel
1738 - 1822
Il deacutecouvre une forme de lumiegravere (ou radiation)
au-delagrave de la lumiegravere rouge quon connaicirct aujourdhui
sous le nom de radiation infrarouge
Universiteacute de Bordeaux 2022
9
Petit historique
En 1803 Inglefield suggeacutera quil pouvait y avoir des rayons invisibles
au-delagrave du violet
Lexistence de ces rayons ultraviolets fut deacutemontreacutee indeacutependament par Ritter (1776-
1810) et Wollaston (1766-1828)
Rayons ultraviolets
Analyse chimique par spectroscopie
En 1860 Le physicien Gustav Robert Kirchhoff et le chimiste Robert Wilhelm
Bunsen eacutenoncegraverent le principe de lanalyse chimique fondeacutee sur lobservation du
spectre
Les eacuteleacutements introduits dans une source convenable
drsquoexcitation eacutemettent un ou plusieurs rayonnements
caracteacuteristiques
Ces eacutemissions constituent un moyen sucircr drsquoidentification
Universiteacute de Bordeaux 2022
10
Petit historique
Faraday (1791-1867) relations entre lumiegravere et eacutelectromagneacutetisme
Maxwell (1831-1879) travaux sur les ondes eacutelectromagneacutetiques
Hertz (1857-1894) en 1886 montre lexistence des ondes eacutelectromagneacutetiques
Autres travaux
Vers 1885 Balmer et Rydberg expliquent les raies du spectre drsquoeacutemission de
lrsquohydrogegravene
1913 Bohr propose un modegravele theacuteorique de lrsquoatome
Universiteacute de Bordeaux 2022
11
Applications de la spectroscopie
De chimie
- identification des moleacutecules
- deacutetermination des structures
- mesure des cineacutetiques de reacuteaction
- deacutetermination des meacutecanismes reacuteactionnels
- deacutetermination de quantiteacutes techniques de dosages
Et autreshellip
- recherche de traces de moleacutecules par exemple en police scientifique
- analyses et expertises drsquoœuvres drsquoart
- analyses meacutedicales (radiographie X IRM scintigraphie mammographiehellip)
- analyse conformationnelle en biologie
Dans les laboratoires
Universiteacute de Bordeaux 2022
12
Objectifs de cette UE sur les spectroscopies
ΔE = hEchanges drsquoeacutenergie entre matiegravere et rayonnement se font par quantiteacutes finies et
eacuteleacutementaires drsquoeacutenergie appeleacutees quanta
Divers domaines du spectre eacutelectromagneacutetique sont mis en jeux
Pheacutenomegravenes se manifestent de diverses maniegraveres mais tous gouverneacutes par un nombre limiteacute de principes geacuteneacuteraux relativement simples
Quatre processus agrave la base des pheacutenomegravenes spectroscopiques
Diffusion
Ce cours
- Absorption en UV-Visible (TP)
- Absorption en IR (TP)
- Diffusion Raman (TP indirectement)
- Emission de Fluorescence (TP)
Universiteacute de Bordeaux 2022
13
Principe geacuteneacuteral drsquoune expeacuterience
Universiteacute de Bordeaux 2022
14
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
15
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
Interfeacuteromegravetre IR
Spectrophotomegravetres agrave reacuteseauen absorption UVVisible
et Spectrofluorimegravetres agrave reacuteseauen eacutemission de fluorescence
16
Applications des spectroscopies optiques
Universiteacute de Bordeaux 2022
Spectroscopies optique
17
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
18
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Absorption
19
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Emission
20
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Diffusion
2
Organisation
Universiteacute de Bordeaux 2022
3
Plan du cours
Universiteacute de Bordeaux 2022
I- Introduction
Deacutefinition historique applications
Principe geacuteneacuteral drsquoune expeacuterience
La quantification des eacutetats de la matiegravere
Processus eacuteleacutementaires drsquointeraction lumiegravere matiegravere
Intensiteacute et largeur de bande regravegles de seacutelection
Scheacutema expeacuterimental geacuteneacuteral
II- Spectroscopie drsquoabsorption UV-Visible
III- Spectroscopie drsquoabsorption IR
IV- Spectroscopie de diffusion Raman
V- Spectroscopie de Fluorescence moleacuteculaire
VI- Compleacutements
4
Deacutefinition
La spectroscopie est lrsquoensemble des techniques qui
permettent drsquoanalyser
- la lumiegravere eacutemise par une source lumineuse
- la lumiegravere transmise reacutefleacutechie diffuseacutee par un
corps (un eacutechantillonhellip)
Universiteacute de Bordeaux 2022
5
Deacutefinition
Spectroscopie = eacutetude des interactions entre les
ondes eacutelectromagneacutetiques et la matiegravere
Interactions la matiegravere effectue une transitiondrsquoun eacutetat drsquoeacutenergie agrave un autre eacutetat drsquoeacutenergie
drsquoun eacutetat quantique agrave un autre eacutetat quantique
Linteraction entre lumiegravere et matiegravere est agrave lrsquoorigine de la majeur partie des
pheacutenomegravenes eacutelectriques magneacutetiques optiques et chimiques observables
dans notre environnement proche
Interaction entre le vent solaire et
le champ magneacutetique des planegravetes
Arc-en-ciel
Universiteacute de Bordeaux 2022
6
Deacutefinition
Autres exemples de pheacutenomegravenes qui nous entourent ougrave lumiegravere et matiegravere sont eacutetroitements lieacutes
Couleurs dans notre environnement
Arc en ciel Astrochimie Feu drsquoartifices
Universiteacute de Bordeaux 2022
7
Petit historique
Theacuteorie des couleurs proposeacutee par
Newton enfermeacute dans une piegravece
Tous les volets sont hermeacutetiquement
fermeacutes lun eacutetant perceacute dun petit trou
par lequel la lumiegravere solaire peacutenegravetre
Devant cet eacutetroit faisceau il laisse le
rayon traverser la piegravece pour former
une tacircche lumineuse blanche sur le
mur en face
Puis il place un prisme sur le faisceauhellip
Isaac Newton
1643 - 1727
Universiteacute de Bordeaux 2022
8
Petit historique
En 1800 deacutecouvert par Freacutedeacuteric
Wilhelm Herschel
Herschel sinteacuteressait aussi agrave la chaleur
et agrave sa relation avec la lumiegravere Il avait
remarqueacute que les diffeacuterentes couleurs de
la lumiegravere semblaient avoir des
tempeacuteratures diffeacuterentes Apregraves avoir
remarqueacute le changement de tempeacuterature
pour les diffeacuterentes couleurs de la
lumiegravere visible il a deacutecideacute dessayer de
mesurer la tempeacuterature au-delagrave du
spectre visible
Le rayonnement infrarouge
Wilhelm Herschel
1738 - 1822
Il deacutecouvre une forme de lumiegravere (ou radiation)
au-delagrave de la lumiegravere rouge quon connaicirct aujourdhui
sous le nom de radiation infrarouge
Universiteacute de Bordeaux 2022
9
Petit historique
En 1803 Inglefield suggeacutera quil pouvait y avoir des rayons invisibles
au-delagrave du violet
Lexistence de ces rayons ultraviolets fut deacutemontreacutee indeacutependament par Ritter (1776-
1810) et Wollaston (1766-1828)
Rayons ultraviolets
Analyse chimique par spectroscopie
En 1860 Le physicien Gustav Robert Kirchhoff et le chimiste Robert Wilhelm
Bunsen eacutenoncegraverent le principe de lanalyse chimique fondeacutee sur lobservation du
spectre
Les eacuteleacutements introduits dans une source convenable
drsquoexcitation eacutemettent un ou plusieurs rayonnements
caracteacuteristiques
Ces eacutemissions constituent un moyen sucircr drsquoidentification
Universiteacute de Bordeaux 2022
10
Petit historique
Faraday (1791-1867) relations entre lumiegravere et eacutelectromagneacutetisme
Maxwell (1831-1879) travaux sur les ondes eacutelectromagneacutetiques
Hertz (1857-1894) en 1886 montre lexistence des ondes eacutelectromagneacutetiques
Autres travaux
Vers 1885 Balmer et Rydberg expliquent les raies du spectre drsquoeacutemission de
lrsquohydrogegravene
1913 Bohr propose un modegravele theacuteorique de lrsquoatome
Universiteacute de Bordeaux 2022
11
Applications de la spectroscopie
De chimie
- identification des moleacutecules
- deacutetermination des structures
- mesure des cineacutetiques de reacuteaction
- deacutetermination des meacutecanismes reacuteactionnels
- deacutetermination de quantiteacutes techniques de dosages
Et autreshellip
- recherche de traces de moleacutecules par exemple en police scientifique
- analyses et expertises drsquoœuvres drsquoart
- analyses meacutedicales (radiographie X IRM scintigraphie mammographiehellip)
- analyse conformationnelle en biologie
Dans les laboratoires
Universiteacute de Bordeaux 2022
12
Objectifs de cette UE sur les spectroscopies
ΔE = hEchanges drsquoeacutenergie entre matiegravere et rayonnement se font par quantiteacutes finies et
eacuteleacutementaires drsquoeacutenergie appeleacutees quanta
Divers domaines du spectre eacutelectromagneacutetique sont mis en jeux
Pheacutenomegravenes se manifestent de diverses maniegraveres mais tous gouverneacutes par un nombre limiteacute de principes geacuteneacuteraux relativement simples
Quatre processus agrave la base des pheacutenomegravenes spectroscopiques
Diffusion
Ce cours
- Absorption en UV-Visible (TP)
- Absorption en IR (TP)
- Diffusion Raman (TP indirectement)
- Emission de Fluorescence (TP)
Universiteacute de Bordeaux 2022
13
Principe geacuteneacuteral drsquoune expeacuterience
Universiteacute de Bordeaux 2022
14
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
15
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
Interfeacuteromegravetre IR
Spectrophotomegravetres agrave reacuteseauen absorption UVVisible
et Spectrofluorimegravetres agrave reacuteseauen eacutemission de fluorescence
16
Applications des spectroscopies optiques
Universiteacute de Bordeaux 2022
Spectroscopies optique
17
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
18
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Absorption
19
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Emission
20
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Diffusion
3
Plan du cours
Universiteacute de Bordeaux 2022
I- Introduction
Deacutefinition historique applications
Principe geacuteneacuteral drsquoune expeacuterience
La quantification des eacutetats de la matiegravere
Processus eacuteleacutementaires drsquointeraction lumiegravere matiegravere
Intensiteacute et largeur de bande regravegles de seacutelection
Scheacutema expeacuterimental geacuteneacuteral
II- Spectroscopie drsquoabsorption UV-Visible
III- Spectroscopie drsquoabsorption IR
IV- Spectroscopie de diffusion Raman
V- Spectroscopie de Fluorescence moleacuteculaire
VI- Compleacutements
4
Deacutefinition
La spectroscopie est lrsquoensemble des techniques qui
permettent drsquoanalyser
- la lumiegravere eacutemise par une source lumineuse
- la lumiegravere transmise reacutefleacutechie diffuseacutee par un
corps (un eacutechantillonhellip)
Universiteacute de Bordeaux 2022
5
Deacutefinition
Spectroscopie = eacutetude des interactions entre les
ondes eacutelectromagneacutetiques et la matiegravere
Interactions la matiegravere effectue une transitiondrsquoun eacutetat drsquoeacutenergie agrave un autre eacutetat drsquoeacutenergie
drsquoun eacutetat quantique agrave un autre eacutetat quantique
Linteraction entre lumiegravere et matiegravere est agrave lrsquoorigine de la majeur partie des
pheacutenomegravenes eacutelectriques magneacutetiques optiques et chimiques observables
dans notre environnement proche
Interaction entre le vent solaire et
le champ magneacutetique des planegravetes
Arc-en-ciel
Universiteacute de Bordeaux 2022
6
Deacutefinition
Autres exemples de pheacutenomegravenes qui nous entourent ougrave lumiegravere et matiegravere sont eacutetroitements lieacutes
Couleurs dans notre environnement
Arc en ciel Astrochimie Feu drsquoartifices
Universiteacute de Bordeaux 2022
7
Petit historique
Theacuteorie des couleurs proposeacutee par
Newton enfermeacute dans une piegravece
Tous les volets sont hermeacutetiquement
fermeacutes lun eacutetant perceacute dun petit trou
par lequel la lumiegravere solaire peacutenegravetre
Devant cet eacutetroit faisceau il laisse le
rayon traverser la piegravece pour former
une tacircche lumineuse blanche sur le
mur en face
Puis il place un prisme sur le faisceauhellip
Isaac Newton
1643 - 1727
Universiteacute de Bordeaux 2022
8
Petit historique
En 1800 deacutecouvert par Freacutedeacuteric
Wilhelm Herschel
Herschel sinteacuteressait aussi agrave la chaleur
et agrave sa relation avec la lumiegravere Il avait
remarqueacute que les diffeacuterentes couleurs de
la lumiegravere semblaient avoir des
tempeacuteratures diffeacuterentes Apregraves avoir
remarqueacute le changement de tempeacuterature
pour les diffeacuterentes couleurs de la
lumiegravere visible il a deacutecideacute dessayer de
mesurer la tempeacuterature au-delagrave du
spectre visible
Le rayonnement infrarouge
Wilhelm Herschel
1738 - 1822
Il deacutecouvre une forme de lumiegravere (ou radiation)
au-delagrave de la lumiegravere rouge quon connaicirct aujourdhui
sous le nom de radiation infrarouge
Universiteacute de Bordeaux 2022
9
Petit historique
En 1803 Inglefield suggeacutera quil pouvait y avoir des rayons invisibles
au-delagrave du violet
Lexistence de ces rayons ultraviolets fut deacutemontreacutee indeacutependament par Ritter (1776-
1810) et Wollaston (1766-1828)
Rayons ultraviolets
Analyse chimique par spectroscopie
En 1860 Le physicien Gustav Robert Kirchhoff et le chimiste Robert Wilhelm
Bunsen eacutenoncegraverent le principe de lanalyse chimique fondeacutee sur lobservation du
spectre
Les eacuteleacutements introduits dans une source convenable
drsquoexcitation eacutemettent un ou plusieurs rayonnements
caracteacuteristiques
Ces eacutemissions constituent un moyen sucircr drsquoidentification
Universiteacute de Bordeaux 2022
10
Petit historique
Faraday (1791-1867) relations entre lumiegravere et eacutelectromagneacutetisme
Maxwell (1831-1879) travaux sur les ondes eacutelectromagneacutetiques
Hertz (1857-1894) en 1886 montre lexistence des ondes eacutelectromagneacutetiques
Autres travaux
Vers 1885 Balmer et Rydberg expliquent les raies du spectre drsquoeacutemission de
lrsquohydrogegravene
1913 Bohr propose un modegravele theacuteorique de lrsquoatome
Universiteacute de Bordeaux 2022
11
Applications de la spectroscopie
De chimie
- identification des moleacutecules
- deacutetermination des structures
- mesure des cineacutetiques de reacuteaction
- deacutetermination des meacutecanismes reacuteactionnels
- deacutetermination de quantiteacutes techniques de dosages
Et autreshellip
- recherche de traces de moleacutecules par exemple en police scientifique
- analyses et expertises drsquoœuvres drsquoart
- analyses meacutedicales (radiographie X IRM scintigraphie mammographiehellip)
- analyse conformationnelle en biologie
Dans les laboratoires
Universiteacute de Bordeaux 2022
12
Objectifs de cette UE sur les spectroscopies
ΔE = hEchanges drsquoeacutenergie entre matiegravere et rayonnement se font par quantiteacutes finies et
eacuteleacutementaires drsquoeacutenergie appeleacutees quanta
Divers domaines du spectre eacutelectromagneacutetique sont mis en jeux
Pheacutenomegravenes se manifestent de diverses maniegraveres mais tous gouverneacutes par un nombre limiteacute de principes geacuteneacuteraux relativement simples
Quatre processus agrave la base des pheacutenomegravenes spectroscopiques
Diffusion
Ce cours
- Absorption en UV-Visible (TP)
- Absorption en IR (TP)
- Diffusion Raman (TP indirectement)
- Emission de Fluorescence (TP)
Universiteacute de Bordeaux 2022
13
Principe geacuteneacuteral drsquoune expeacuterience
Universiteacute de Bordeaux 2022
14
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
15
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
Interfeacuteromegravetre IR
Spectrophotomegravetres agrave reacuteseauen absorption UVVisible
et Spectrofluorimegravetres agrave reacuteseauen eacutemission de fluorescence
16
Applications des spectroscopies optiques
Universiteacute de Bordeaux 2022
Spectroscopies optique
17
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
18
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Absorption
19
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Emission
20
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Diffusion
4
Deacutefinition
La spectroscopie est lrsquoensemble des techniques qui
permettent drsquoanalyser
- la lumiegravere eacutemise par une source lumineuse
- la lumiegravere transmise reacutefleacutechie diffuseacutee par un
corps (un eacutechantillonhellip)
Universiteacute de Bordeaux 2022
5
Deacutefinition
Spectroscopie = eacutetude des interactions entre les
ondes eacutelectromagneacutetiques et la matiegravere
Interactions la matiegravere effectue une transitiondrsquoun eacutetat drsquoeacutenergie agrave un autre eacutetat drsquoeacutenergie
drsquoun eacutetat quantique agrave un autre eacutetat quantique
Linteraction entre lumiegravere et matiegravere est agrave lrsquoorigine de la majeur partie des
pheacutenomegravenes eacutelectriques magneacutetiques optiques et chimiques observables
dans notre environnement proche
Interaction entre le vent solaire et
le champ magneacutetique des planegravetes
Arc-en-ciel
Universiteacute de Bordeaux 2022
6
Deacutefinition
Autres exemples de pheacutenomegravenes qui nous entourent ougrave lumiegravere et matiegravere sont eacutetroitements lieacutes
Couleurs dans notre environnement
Arc en ciel Astrochimie Feu drsquoartifices
Universiteacute de Bordeaux 2022
7
Petit historique
Theacuteorie des couleurs proposeacutee par
Newton enfermeacute dans une piegravece
Tous les volets sont hermeacutetiquement
fermeacutes lun eacutetant perceacute dun petit trou
par lequel la lumiegravere solaire peacutenegravetre
Devant cet eacutetroit faisceau il laisse le
rayon traverser la piegravece pour former
une tacircche lumineuse blanche sur le
mur en face
Puis il place un prisme sur le faisceauhellip
Isaac Newton
1643 - 1727
Universiteacute de Bordeaux 2022
8
Petit historique
En 1800 deacutecouvert par Freacutedeacuteric
Wilhelm Herschel
Herschel sinteacuteressait aussi agrave la chaleur
et agrave sa relation avec la lumiegravere Il avait
remarqueacute que les diffeacuterentes couleurs de
la lumiegravere semblaient avoir des
tempeacuteratures diffeacuterentes Apregraves avoir
remarqueacute le changement de tempeacuterature
pour les diffeacuterentes couleurs de la
lumiegravere visible il a deacutecideacute dessayer de
mesurer la tempeacuterature au-delagrave du
spectre visible
Le rayonnement infrarouge
Wilhelm Herschel
1738 - 1822
Il deacutecouvre une forme de lumiegravere (ou radiation)
au-delagrave de la lumiegravere rouge quon connaicirct aujourdhui
sous le nom de radiation infrarouge
Universiteacute de Bordeaux 2022
9
Petit historique
En 1803 Inglefield suggeacutera quil pouvait y avoir des rayons invisibles
au-delagrave du violet
Lexistence de ces rayons ultraviolets fut deacutemontreacutee indeacutependament par Ritter (1776-
1810) et Wollaston (1766-1828)
Rayons ultraviolets
Analyse chimique par spectroscopie
En 1860 Le physicien Gustav Robert Kirchhoff et le chimiste Robert Wilhelm
Bunsen eacutenoncegraverent le principe de lanalyse chimique fondeacutee sur lobservation du
spectre
Les eacuteleacutements introduits dans une source convenable
drsquoexcitation eacutemettent un ou plusieurs rayonnements
caracteacuteristiques
Ces eacutemissions constituent un moyen sucircr drsquoidentification
Universiteacute de Bordeaux 2022
10
Petit historique
Faraday (1791-1867) relations entre lumiegravere et eacutelectromagneacutetisme
Maxwell (1831-1879) travaux sur les ondes eacutelectromagneacutetiques
Hertz (1857-1894) en 1886 montre lexistence des ondes eacutelectromagneacutetiques
Autres travaux
Vers 1885 Balmer et Rydberg expliquent les raies du spectre drsquoeacutemission de
lrsquohydrogegravene
1913 Bohr propose un modegravele theacuteorique de lrsquoatome
Universiteacute de Bordeaux 2022
11
Applications de la spectroscopie
De chimie
- identification des moleacutecules
- deacutetermination des structures
- mesure des cineacutetiques de reacuteaction
- deacutetermination des meacutecanismes reacuteactionnels
- deacutetermination de quantiteacutes techniques de dosages
Et autreshellip
- recherche de traces de moleacutecules par exemple en police scientifique
- analyses et expertises drsquoœuvres drsquoart
- analyses meacutedicales (radiographie X IRM scintigraphie mammographiehellip)
- analyse conformationnelle en biologie
Dans les laboratoires
Universiteacute de Bordeaux 2022
12
Objectifs de cette UE sur les spectroscopies
ΔE = hEchanges drsquoeacutenergie entre matiegravere et rayonnement se font par quantiteacutes finies et
eacuteleacutementaires drsquoeacutenergie appeleacutees quanta
Divers domaines du spectre eacutelectromagneacutetique sont mis en jeux
Pheacutenomegravenes se manifestent de diverses maniegraveres mais tous gouverneacutes par un nombre limiteacute de principes geacuteneacuteraux relativement simples
Quatre processus agrave la base des pheacutenomegravenes spectroscopiques
Diffusion
Ce cours
- Absorption en UV-Visible (TP)
- Absorption en IR (TP)
- Diffusion Raman (TP indirectement)
- Emission de Fluorescence (TP)
Universiteacute de Bordeaux 2022
13
Principe geacuteneacuteral drsquoune expeacuterience
Universiteacute de Bordeaux 2022
14
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
15
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
Interfeacuteromegravetre IR
Spectrophotomegravetres agrave reacuteseauen absorption UVVisible
et Spectrofluorimegravetres agrave reacuteseauen eacutemission de fluorescence
16
Applications des spectroscopies optiques
Universiteacute de Bordeaux 2022
Spectroscopies optique
17
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
18
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Absorption
19
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Emission
20
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Diffusion
5
Deacutefinition
Spectroscopie = eacutetude des interactions entre les
ondes eacutelectromagneacutetiques et la matiegravere
Interactions la matiegravere effectue une transitiondrsquoun eacutetat drsquoeacutenergie agrave un autre eacutetat drsquoeacutenergie
drsquoun eacutetat quantique agrave un autre eacutetat quantique
Linteraction entre lumiegravere et matiegravere est agrave lrsquoorigine de la majeur partie des
pheacutenomegravenes eacutelectriques magneacutetiques optiques et chimiques observables
dans notre environnement proche
Interaction entre le vent solaire et
le champ magneacutetique des planegravetes
Arc-en-ciel
Universiteacute de Bordeaux 2022
6
Deacutefinition
Autres exemples de pheacutenomegravenes qui nous entourent ougrave lumiegravere et matiegravere sont eacutetroitements lieacutes
Couleurs dans notre environnement
Arc en ciel Astrochimie Feu drsquoartifices
Universiteacute de Bordeaux 2022
7
Petit historique
Theacuteorie des couleurs proposeacutee par
Newton enfermeacute dans une piegravece
Tous les volets sont hermeacutetiquement
fermeacutes lun eacutetant perceacute dun petit trou
par lequel la lumiegravere solaire peacutenegravetre
Devant cet eacutetroit faisceau il laisse le
rayon traverser la piegravece pour former
une tacircche lumineuse blanche sur le
mur en face
Puis il place un prisme sur le faisceauhellip
Isaac Newton
1643 - 1727
Universiteacute de Bordeaux 2022
8
Petit historique
En 1800 deacutecouvert par Freacutedeacuteric
Wilhelm Herschel
Herschel sinteacuteressait aussi agrave la chaleur
et agrave sa relation avec la lumiegravere Il avait
remarqueacute que les diffeacuterentes couleurs de
la lumiegravere semblaient avoir des
tempeacuteratures diffeacuterentes Apregraves avoir
remarqueacute le changement de tempeacuterature
pour les diffeacuterentes couleurs de la
lumiegravere visible il a deacutecideacute dessayer de
mesurer la tempeacuterature au-delagrave du
spectre visible
Le rayonnement infrarouge
Wilhelm Herschel
1738 - 1822
Il deacutecouvre une forme de lumiegravere (ou radiation)
au-delagrave de la lumiegravere rouge quon connaicirct aujourdhui
sous le nom de radiation infrarouge
Universiteacute de Bordeaux 2022
9
Petit historique
En 1803 Inglefield suggeacutera quil pouvait y avoir des rayons invisibles
au-delagrave du violet
Lexistence de ces rayons ultraviolets fut deacutemontreacutee indeacutependament par Ritter (1776-
1810) et Wollaston (1766-1828)
Rayons ultraviolets
Analyse chimique par spectroscopie
En 1860 Le physicien Gustav Robert Kirchhoff et le chimiste Robert Wilhelm
Bunsen eacutenoncegraverent le principe de lanalyse chimique fondeacutee sur lobservation du
spectre
Les eacuteleacutements introduits dans une source convenable
drsquoexcitation eacutemettent un ou plusieurs rayonnements
caracteacuteristiques
Ces eacutemissions constituent un moyen sucircr drsquoidentification
Universiteacute de Bordeaux 2022
10
Petit historique
Faraday (1791-1867) relations entre lumiegravere et eacutelectromagneacutetisme
Maxwell (1831-1879) travaux sur les ondes eacutelectromagneacutetiques
Hertz (1857-1894) en 1886 montre lexistence des ondes eacutelectromagneacutetiques
Autres travaux
Vers 1885 Balmer et Rydberg expliquent les raies du spectre drsquoeacutemission de
lrsquohydrogegravene
1913 Bohr propose un modegravele theacuteorique de lrsquoatome
Universiteacute de Bordeaux 2022
11
Applications de la spectroscopie
De chimie
- identification des moleacutecules
- deacutetermination des structures
- mesure des cineacutetiques de reacuteaction
- deacutetermination des meacutecanismes reacuteactionnels
- deacutetermination de quantiteacutes techniques de dosages
Et autreshellip
- recherche de traces de moleacutecules par exemple en police scientifique
- analyses et expertises drsquoœuvres drsquoart
- analyses meacutedicales (radiographie X IRM scintigraphie mammographiehellip)
- analyse conformationnelle en biologie
Dans les laboratoires
Universiteacute de Bordeaux 2022
12
Objectifs de cette UE sur les spectroscopies
ΔE = hEchanges drsquoeacutenergie entre matiegravere et rayonnement se font par quantiteacutes finies et
eacuteleacutementaires drsquoeacutenergie appeleacutees quanta
Divers domaines du spectre eacutelectromagneacutetique sont mis en jeux
Pheacutenomegravenes se manifestent de diverses maniegraveres mais tous gouverneacutes par un nombre limiteacute de principes geacuteneacuteraux relativement simples
Quatre processus agrave la base des pheacutenomegravenes spectroscopiques
Diffusion
Ce cours
- Absorption en UV-Visible (TP)
- Absorption en IR (TP)
- Diffusion Raman (TP indirectement)
- Emission de Fluorescence (TP)
Universiteacute de Bordeaux 2022
13
Principe geacuteneacuteral drsquoune expeacuterience
Universiteacute de Bordeaux 2022
14
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
15
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
Interfeacuteromegravetre IR
Spectrophotomegravetres agrave reacuteseauen absorption UVVisible
et Spectrofluorimegravetres agrave reacuteseauen eacutemission de fluorescence
16
Applications des spectroscopies optiques
Universiteacute de Bordeaux 2022
Spectroscopies optique
17
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
18
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Absorption
19
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Emission
20
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Diffusion
6
Deacutefinition
Autres exemples de pheacutenomegravenes qui nous entourent ougrave lumiegravere et matiegravere sont eacutetroitements lieacutes
Couleurs dans notre environnement
Arc en ciel Astrochimie Feu drsquoartifices
Universiteacute de Bordeaux 2022
7
Petit historique
Theacuteorie des couleurs proposeacutee par
Newton enfermeacute dans une piegravece
Tous les volets sont hermeacutetiquement
fermeacutes lun eacutetant perceacute dun petit trou
par lequel la lumiegravere solaire peacutenegravetre
Devant cet eacutetroit faisceau il laisse le
rayon traverser la piegravece pour former
une tacircche lumineuse blanche sur le
mur en face
Puis il place un prisme sur le faisceauhellip
Isaac Newton
1643 - 1727
Universiteacute de Bordeaux 2022
8
Petit historique
En 1800 deacutecouvert par Freacutedeacuteric
Wilhelm Herschel
Herschel sinteacuteressait aussi agrave la chaleur
et agrave sa relation avec la lumiegravere Il avait
remarqueacute que les diffeacuterentes couleurs de
la lumiegravere semblaient avoir des
tempeacuteratures diffeacuterentes Apregraves avoir
remarqueacute le changement de tempeacuterature
pour les diffeacuterentes couleurs de la
lumiegravere visible il a deacutecideacute dessayer de
mesurer la tempeacuterature au-delagrave du
spectre visible
Le rayonnement infrarouge
Wilhelm Herschel
1738 - 1822
Il deacutecouvre une forme de lumiegravere (ou radiation)
au-delagrave de la lumiegravere rouge quon connaicirct aujourdhui
sous le nom de radiation infrarouge
Universiteacute de Bordeaux 2022
9
Petit historique
En 1803 Inglefield suggeacutera quil pouvait y avoir des rayons invisibles
au-delagrave du violet
Lexistence de ces rayons ultraviolets fut deacutemontreacutee indeacutependament par Ritter (1776-
1810) et Wollaston (1766-1828)
Rayons ultraviolets
Analyse chimique par spectroscopie
En 1860 Le physicien Gustav Robert Kirchhoff et le chimiste Robert Wilhelm
Bunsen eacutenoncegraverent le principe de lanalyse chimique fondeacutee sur lobservation du
spectre
Les eacuteleacutements introduits dans une source convenable
drsquoexcitation eacutemettent un ou plusieurs rayonnements
caracteacuteristiques
Ces eacutemissions constituent un moyen sucircr drsquoidentification
Universiteacute de Bordeaux 2022
10
Petit historique
Faraday (1791-1867) relations entre lumiegravere et eacutelectromagneacutetisme
Maxwell (1831-1879) travaux sur les ondes eacutelectromagneacutetiques
Hertz (1857-1894) en 1886 montre lexistence des ondes eacutelectromagneacutetiques
Autres travaux
Vers 1885 Balmer et Rydberg expliquent les raies du spectre drsquoeacutemission de
lrsquohydrogegravene
1913 Bohr propose un modegravele theacuteorique de lrsquoatome
Universiteacute de Bordeaux 2022
11
Applications de la spectroscopie
De chimie
- identification des moleacutecules
- deacutetermination des structures
- mesure des cineacutetiques de reacuteaction
- deacutetermination des meacutecanismes reacuteactionnels
- deacutetermination de quantiteacutes techniques de dosages
Et autreshellip
- recherche de traces de moleacutecules par exemple en police scientifique
- analyses et expertises drsquoœuvres drsquoart
- analyses meacutedicales (radiographie X IRM scintigraphie mammographiehellip)
- analyse conformationnelle en biologie
Dans les laboratoires
Universiteacute de Bordeaux 2022
12
Objectifs de cette UE sur les spectroscopies
ΔE = hEchanges drsquoeacutenergie entre matiegravere et rayonnement se font par quantiteacutes finies et
eacuteleacutementaires drsquoeacutenergie appeleacutees quanta
Divers domaines du spectre eacutelectromagneacutetique sont mis en jeux
Pheacutenomegravenes se manifestent de diverses maniegraveres mais tous gouverneacutes par un nombre limiteacute de principes geacuteneacuteraux relativement simples
Quatre processus agrave la base des pheacutenomegravenes spectroscopiques
Diffusion
Ce cours
- Absorption en UV-Visible (TP)
- Absorption en IR (TP)
- Diffusion Raman (TP indirectement)
- Emission de Fluorescence (TP)
Universiteacute de Bordeaux 2022
13
Principe geacuteneacuteral drsquoune expeacuterience
Universiteacute de Bordeaux 2022
14
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
15
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
Interfeacuteromegravetre IR
Spectrophotomegravetres agrave reacuteseauen absorption UVVisible
et Spectrofluorimegravetres agrave reacuteseauen eacutemission de fluorescence
16
Applications des spectroscopies optiques
Universiteacute de Bordeaux 2022
Spectroscopies optique
17
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
18
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Absorption
19
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Emission
20
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Diffusion
7
Petit historique
Theacuteorie des couleurs proposeacutee par
Newton enfermeacute dans une piegravece
Tous les volets sont hermeacutetiquement
fermeacutes lun eacutetant perceacute dun petit trou
par lequel la lumiegravere solaire peacutenegravetre
Devant cet eacutetroit faisceau il laisse le
rayon traverser la piegravece pour former
une tacircche lumineuse blanche sur le
mur en face
Puis il place un prisme sur le faisceauhellip
Isaac Newton
1643 - 1727
Universiteacute de Bordeaux 2022
8
Petit historique
En 1800 deacutecouvert par Freacutedeacuteric
Wilhelm Herschel
Herschel sinteacuteressait aussi agrave la chaleur
et agrave sa relation avec la lumiegravere Il avait
remarqueacute que les diffeacuterentes couleurs de
la lumiegravere semblaient avoir des
tempeacuteratures diffeacuterentes Apregraves avoir
remarqueacute le changement de tempeacuterature
pour les diffeacuterentes couleurs de la
lumiegravere visible il a deacutecideacute dessayer de
mesurer la tempeacuterature au-delagrave du
spectre visible
Le rayonnement infrarouge
Wilhelm Herschel
1738 - 1822
Il deacutecouvre une forme de lumiegravere (ou radiation)
au-delagrave de la lumiegravere rouge quon connaicirct aujourdhui
sous le nom de radiation infrarouge
Universiteacute de Bordeaux 2022
9
Petit historique
En 1803 Inglefield suggeacutera quil pouvait y avoir des rayons invisibles
au-delagrave du violet
Lexistence de ces rayons ultraviolets fut deacutemontreacutee indeacutependament par Ritter (1776-
1810) et Wollaston (1766-1828)
Rayons ultraviolets
Analyse chimique par spectroscopie
En 1860 Le physicien Gustav Robert Kirchhoff et le chimiste Robert Wilhelm
Bunsen eacutenoncegraverent le principe de lanalyse chimique fondeacutee sur lobservation du
spectre
Les eacuteleacutements introduits dans une source convenable
drsquoexcitation eacutemettent un ou plusieurs rayonnements
caracteacuteristiques
Ces eacutemissions constituent un moyen sucircr drsquoidentification
Universiteacute de Bordeaux 2022
10
Petit historique
Faraday (1791-1867) relations entre lumiegravere et eacutelectromagneacutetisme
Maxwell (1831-1879) travaux sur les ondes eacutelectromagneacutetiques
Hertz (1857-1894) en 1886 montre lexistence des ondes eacutelectromagneacutetiques
Autres travaux
Vers 1885 Balmer et Rydberg expliquent les raies du spectre drsquoeacutemission de
lrsquohydrogegravene
1913 Bohr propose un modegravele theacuteorique de lrsquoatome
Universiteacute de Bordeaux 2022
11
Applications de la spectroscopie
De chimie
- identification des moleacutecules
- deacutetermination des structures
- mesure des cineacutetiques de reacuteaction
- deacutetermination des meacutecanismes reacuteactionnels
- deacutetermination de quantiteacutes techniques de dosages
Et autreshellip
- recherche de traces de moleacutecules par exemple en police scientifique
- analyses et expertises drsquoœuvres drsquoart
- analyses meacutedicales (radiographie X IRM scintigraphie mammographiehellip)
- analyse conformationnelle en biologie
Dans les laboratoires
Universiteacute de Bordeaux 2022
12
Objectifs de cette UE sur les spectroscopies
ΔE = hEchanges drsquoeacutenergie entre matiegravere et rayonnement se font par quantiteacutes finies et
eacuteleacutementaires drsquoeacutenergie appeleacutees quanta
Divers domaines du spectre eacutelectromagneacutetique sont mis en jeux
Pheacutenomegravenes se manifestent de diverses maniegraveres mais tous gouverneacutes par un nombre limiteacute de principes geacuteneacuteraux relativement simples
Quatre processus agrave la base des pheacutenomegravenes spectroscopiques
Diffusion
Ce cours
- Absorption en UV-Visible (TP)
- Absorption en IR (TP)
- Diffusion Raman (TP indirectement)
- Emission de Fluorescence (TP)
Universiteacute de Bordeaux 2022
13
Principe geacuteneacuteral drsquoune expeacuterience
Universiteacute de Bordeaux 2022
14
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
15
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
Interfeacuteromegravetre IR
Spectrophotomegravetres agrave reacuteseauen absorption UVVisible
et Spectrofluorimegravetres agrave reacuteseauen eacutemission de fluorescence
16
Applications des spectroscopies optiques
Universiteacute de Bordeaux 2022
Spectroscopies optique
17
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
18
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Absorption
19
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Emission
20
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Diffusion
8
Petit historique
En 1800 deacutecouvert par Freacutedeacuteric
Wilhelm Herschel
Herschel sinteacuteressait aussi agrave la chaleur
et agrave sa relation avec la lumiegravere Il avait
remarqueacute que les diffeacuterentes couleurs de
la lumiegravere semblaient avoir des
tempeacuteratures diffeacuterentes Apregraves avoir
remarqueacute le changement de tempeacuterature
pour les diffeacuterentes couleurs de la
lumiegravere visible il a deacutecideacute dessayer de
mesurer la tempeacuterature au-delagrave du
spectre visible
Le rayonnement infrarouge
Wilhelm Herschel
1738 - 1822
Il deacutecouvre une forme de lumiegravere (ou radiation)
au-delagrave de la lumiegravere rouge quon connaicirct aujourdhui
sous le nom de radiation infrarouge
Universiteacute de Bordeaux 2022
9
Petit historique
En 1803 Inglefield suggeacutera quil pouvait y avoir des rayons invisibles
au-delagrave du violet
Lexistence de ces rayons ultraviolets fut deacutemontreacutee indeacutependament par Ritter (1776-
1810) et Wollaston (1766-1828)
Rayons ultraviolets
Analyse chimique par spectroscopie
En 1860 Le physicien Gustav Robert Kirchhoff et le chimiste Robert Wilhelm
Bunsen eacutenoncegraverent le principe de lanalyse chimique fondeacutee sur lobservation du
spectre
Les eacuteleacutements introduits dans une source convenable
drsquoexcitation eacutemettent un ou plusieurs rayonnements
caracteacuteristiques
Ces eacutemissions constituent un moyen sucircr drsquoidentification
Universiteacute de Bordeaux 2022
10
Petit historique
Faraday (1791-1867) relations entre lumiegravere et eacutelectromagneacutetisme
Maxwell (1831-1879) travaux sur les ondes eacutelectromagneacutetiques
Hertz (1857-1894) en 1886 montre lexistence des ondes eacutelectromagneacutetiques
Autres travaux
Vers 1885 Balmer et Rydberg expliquent les raies du spectre drsquoeacutemission de
lrsquohydrogegravene
1913 Bohr propose un modegravele theacuteorique de lrsquoatome
Universiteacute de Bordeaux 2022
11
Applications de la spectroscopie
De chimie
- identification des moleacutecules
- deacutetermination des structures
- mesure des cineacutetiques de reacuteaction
- deacutetermination des meacutecanismes reacuteactionnels
- deacutetermination de quantiteacutes techniques de dosages
Et autreshellip
- recherche de traces de moleacutecules par exemple en police scientifique
- analyses et expertises drsquoœuvres drsquoart
- analyses meacutedicales (radiographie X IRM scintigraphie mammographiehellip)
- analyse conformationnelle en biologie
Dans les laboratoires
Universiteacute de Bordeaux 2022
12
Objectifs de cette UE sur les spectroscopies
ΔE = hEchanges drsquoeacutenergie entre matiegravere et rayonnement se font par quantiteacutes finies et
eacuteleacutementaires drsquoeacutenergie appeleacutees quanta
Divers domaines du spectre eacutelectromagneacutetique sont mis en jeux
Pheacutenomegravenes se manifestent de diverses maniegraveres mais tous gouverneacutes par un nombre limiteacute de principes geacuteneacuteraux relativement simples
Quatre processus agrave la base des pheacutenomegravenes spectroscopiques
Diffusion
Ce cours
- Absorption en UV-Visible (TP)
- Absorption en IR (TP)
- Diffusion Raman (TP indirectement)
- Emission de Fluorescence (TP)
Universiteacute de Bordeaux 2022
13
Principe geacuteneacuteral drsquoune expeacuterience
Universiteacute de Bordeaux 2022
14
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
15
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
Interfeacuteromegravetre IR
Spectrophotomegravetres agrave reacuteseauen absorption UVVisible
et Spectrofluorimegravetres agrave reacuteseauen eacutemission de fluorescence
16
Applications des spectroscopies optiques
Universiteacute de Bordeaux 2022
Spectroscopies optique
17
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
18
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Absorption
19
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Emission
20
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Diffusion
9
Petit historique
En 1803 Inglefield suggeacutera quil pouvait y avoir des rayons invisibles
au-delagrave du violet
Lexistence de ces rayons ultraviolets fut deacutemontreacutee indeacutependament par Ritter (1776-
1810) et Wollaston (1766-1828)
Rayons ultraviolets
Analyse chimique par spectroscopie
En 1860 Le physicien Gustav Robert Kirchhoff et le chimiste Robert Wilhelm
Bunsen eacutenoncegraverent le principe de lanalyse chimique fondeacutee sur lobservation du
spectre
Les eacuteleacutements introduits dans une source convenable
drsquoexcitation eacutemettent un ou plusieurs rayonnements
caracteacuteristiques
Ces eacutemissions constituent un moyen sucircr drsquoidentification
Universiteacute de Bordeaux 2022
10
Petit historique
Faraday (1791-1867) relations entre lumiegravere et eacutelectromagneacutetisme
Maxwell (1831-1879) travaux sur les ondes eacutelectromagneacutetiques
Hertz (1857-1894) en 1886 montre lexistence des ondes eacutelectromagneacutetiques
Autres travaux
Vers 1885 Balmer et Rydberg expliquent les raies du spectre drsquoeacutemission de
lrsquohydrogegravene
1913 Bohr propose un modegravele theacuteorique de lrsquoatome
Universiteacute de Bordeaux 2022
11
Applications de la spectroscopie
De chimie
- identification des moleacutecules
- deacutetermination des structures
- mesure des cineacutetiques de reacuteaction
- deacutetermination des meacutecanismes reacuteactionnels
- deacutetermination de quantiteacutes techniques de dosages
Et autreshellip
- recherche de traces de moleacutecules par exemple en police scientifique
- analyses et expertises drsquoœuvres drsquoart
- analyses meacutedicales (radiographie X IRM scintigraphie mammographiehellip)
- analyse conformationnelle en biologie
Dans les laboratoires
Universiteacute de Bordeaux 2022
12
Objectifs de cette UE sur les spectroscopies
ΔE = hEchanges drsquoeacutenergie entre matiegravere et rayonnement se font par quantiteacutes finies et
eacuteleacutementaires drsquoeacutenergie appeleacutees quanta
Divers domaines du spectre eacutelectromagneacutetique sont mis en jeux
Pheacutenomegravenes se manifestent de diverses maniegraveres mais tous gouverneacutes par un nombre limiteacute de principes geacuteneacuteraux relativement simples
Quatre processus agrave la base des pheacutenomegravenes spectroscopiques
Diffusion
Ce cours
- Absorption en UV-Visible (TP)
- Absorption en IR (TP)
- Diffusion Raman (TP indirectement)
- Emission de Fluorescence (TP)
Universiteacute de Bordeaux 2022
13
Principe geacuteneacuteral drsquoune expeacuterience
Universiteacute de Bordeaux 2022
14
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
15
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
Interfeacuteromegravetre IR
Spectrophotomegravetres agrave reacuteseauen absorption UVVisible
et Spectrofluorimegravetres agrave reacuteseauen eacutemission de fluorescence
16
Applications des spectroscopies optiques
Universiteacute de Bordeaux 2022
Spectroscopies optique
17
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
18
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Absorption
19
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Emission
20
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Diffusion
10
Petit historique
Faraday (1791-1867) relations entre lumiegravere et eacutelectromagneacutetisme
Maxwell (1831-1879) travaux sur les ondes eacutelectromagneacutetiques
Hertz (1857-1894) en 1886 montre lexistence des ondes eacutelectromagneacutetiques
Autres travaux
Vers 1885 Balmer et Rydberg expliquent les raies du spectre drsquoeacutemission de
lrsquohydrogegravene
1913 Bohr propose un modegravele theacuteorique de lrsquoatome
Universiteacute de Bordeaux 2022
11
Applications de la spectroscopie
De chimie
- identification des moleacutecules
- deacutetermination des structures
- mesure des cineacutetiques de reacuteaction
- deacutetermination des meacutecanismes reacuteactionnels
- deacutetermination de quantiteacutes techniques de dosages
Et autreshellip
- recherche de traces de moleacutecules par exemple en police scientifique
- analyses et expertises drsquoœuvres drsquoart
- analyses meacutedicales (radiographie X IRM scintigraphie mammographiehellip)
- analyse conformationnelle en biologie
Dans les laboratoires
Universiteacute de Bordeaux 2022
12
Objectifs de cette UE sur les spectroscopies
ΔE = hEchanges drsquoeacutenergie entre matiegravere et rayonnement se font par quantiteacutes finies et
eacuteleacutementaires drsquoeacutenergie appeleacutees quanta
Divers domaines du spectre eacutelectromagneacutetique sont mis en jeux
Pheacutenomegravenes se manifestent de diverses maniegraveres mais tous gouverneacutes par un nombre limiteacute de principes geacuteneacuteraux relativement simples
Quatre processus agrave la base des pheacutenomegravenes spectroscopiques
Diffusion
Ce cours
- Absorption en UV-Visible (TP)
- Absorption en IR (TP)
- Diffusion Raman (TP indirectement)
- Emission de Fluorescence (TP)
Universiteacute de Bordeaux 2022
13
Principe geacuteneacuteral drsquoune expeacuterience
Universiteacute de Bordeaux 2022
14
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
15
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
Interfeacuteromegravetre IR
Spectrophotomegravetres agrave reacuteseauen absorption UVVisible
et Spectrofluorimegravetres agrave reacuteseauen eacutemission de fluorescence
16
Applications des spectroscopies optiques
Universiteacute de Bordeaux 2022
Spectroscopies optique
17
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
18
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Absorption
19
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Emission
20
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Diffusion
11
Applications de la spectroscopie
De chimie
- identification des moleacutecules
- deacutetermination des structures
- mesure des cineacutetiques de reacuteaction
- deacutetermination des meacutecanismes reacuteactionnels
- deacutetermination de quantiteacutes techniques de dosages
Et autreshellip
- recherche de traces de moleacutecules par exemple en police scientifique
- analyses et expertises drsquoœuvres drsquoart
- analyses meacutedicales (radiographie X IRM scintigraphie mammographiehellip)
- analyse conformationnelle en biologie
Dans les laboratoires
Universiteacute de Bordeaux 2022
12
Objectifs de cette UE sur les spectroscopies
ΔE = hEchanges drsquoeacutenergie entre matiegravere et rayonnement se font par quantiteacutes finies et
eacuteleacutementaires drsquoeacutenergie appeleacutees quanta
Divers domaines du spectre eacutelectromagneacutetique sont mis en jeux
Pheacutenomegravenes se manifestent de diverses maniegraveres mais tous gouverneacutes par un nombre limiteacute de principes geacuteneacuteraux relativement simples
Quatre processus agrave la base des pheacutenomegravenes spectroscopiques
Diffusion
Ce cours
- Absorption en UV-Visible (TP)
- Absorption en IR (TP)
- Diffusion Raman (TP indirectement)
- Emission de Fluorescence (TP)
Universiteacute de Bordeaux 2022
13
Principe geacuteneacuteral drsquoune expeacuterience
Universiteacute de Bordeaux 2022
14
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
15
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
Interfeacuteromegravetre IR
Spectrophotomegravetres agrave reacuteseauen absorption UVVisible
et Spectrofluorimegravetres agrave reacuteseauen eacutemission de fluorescence
16
Applications des spectroscopies optiques
Universiteacute de Bordeaux 2022
Spectroscopies optique
17
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
18
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Absorption
19
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Emission
20
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Diffusion
12
Objectifs de cette UE sur les spectroscopies
ΔE = hEchanges drsquoeacutenergie entre matiegravere et rayonnement se font par quantiteacutes finies et
eacuteleacutementaires drsquoeacutenergie appeleacutees quanta
Divers domaines du spectre eacutelectromagneacutetique sont mis en jeux
Pheacutenomegravenes se manifestent de diverses maniegraveres mais tous gouverneacutes par un nombre limiteacute de principes geacuteneacuteraux relativement simples
Quatre processus agrave la base des pheacutenomegravenes spectroscopiques
Diffusion
Ce cours
- Absorption en UV-Visible (TP)
- Absorption en IR (TP)
- Diffusion Raman (TP indirectement)
- Emission de Fluorescence (TP)
Universiteacute de Bordeaux 2022
13
Principe geacuteneacuteral drsquoune expeacuterience
Universiteacute de Bordeaux 2022
14
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
15
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
Interfeacuteromegravetre IR
Spectrophotomegravetres agrave reacuteseauen absorption UVVisible
et Spectrofluorimegravetres agrave reacuteseauen eacutemission de fluorescence
16
Applications des spectroscopies optiques
Universiteacute de Bordeaux 2022
Spectroscopies optique
17
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
18
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Absorption
19
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Emission
20
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Diffusion
13
Principe geacuteneacuteral drsquoune expeacuterience
Universiteacute de Bordeaux 2022
14
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
15
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
Interfeacuteromegravetre IR
Spectrophotomegravetres agrave reacuteseauen absorption UVVisible
et Spectrofluorimegravetres agrave reacuteseauen eacutemission de fluorescence
16
Applications des spectroscopies optiques
Universiteacute de Bordeaux 2022
Spectroscopies optique
17
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
18
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Absorption
19
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Emission
20
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Diffusion
14
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
15
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
Interfeacuteromegravetre IR
Spectrophotomegravetres agrave reacuteseauen absorption UVVisible
et Spectrofluorimegravetres agrave reacuteseauen eacutemission de fluorescence
16
Applications des spectroscopies optiques
Universiteacute de Bordeaux 2022
Spectroscopies optique
17
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
18
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Absorption
19
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Emission
20
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Diffusion
15
Quantification des niveaux drsquoenergies
Universiteacute de Bordeaux 2022
Interfeacuteromegravetre IR
Spectrophotomegravetres agrave reacuteseauen absorption UVVisible
et Spectrofluorimegravetres agrave reacuteseauen eacutemission de fluorescence
16
Applications des spectroscopies optiques
Universiteacute de Bordeaux 2022
Spectroscopies optique
17
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
18
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Absorption
19
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Emission
20
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Diffusion
16
Applications des spectroscopies optiques
Universiteacute de Bordeaux 2022
Spectroscopies optique
17
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
18
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Absorption
19
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Emission
20
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Diffusion
17
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
18
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Absorption
19
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Emission
20
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Diffusion
18
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Absorption
19
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Emission
20
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Diffusion
19
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Emission
20
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Diffusion
20
Processus drsquointeraction rayonnement-matiegravere
Universiteacute de Bordeaux 2022
Diffusion