Spectroscopie atomique

Interaction lumière – matière
Spectroscopie atomique
Instrumentation laser
et moléculaire
 La « couleur » électromagnétique
• Maser (1953): C.H. Autler, A.L. Schawlow
 Atome et molécule (matière)
(lumière)
 1925: fonction d’onde atomique
Description du nuage électronique
autour du noyau atomique. Les
électrons
peuvent
absorber
un
rayonnement électromagnétique d’une
certaine « couleur » et changer de
niveau d’énergie. (E. Schrödinger)
Un nuage d’atomes de Strontium
(fluorescence dans le bleu) piégé
par laser à 461 nm
Spectroscopie
atomique
fréquence ν
 Les électrons ne peuvent être
observés que de manière probabiliste.
 Laser (1960): T. Maiman, A. Javan
Les atomes peuvent partager le nuage
électronique pour former une molécule
 Orbitale électronique de l’atome d’hydrogène
probabilité de présence autour du noyau
 2 atomes
d’hydrogène => H2
longueur
d’onde λ
noyau atomique
(accélérateur LHC)
électron autour du
noyau (synchrotron)
rayonnement thermique
(feu de cheminée)
Spectroscopie
moléculaire
molécule très
abondante dans
l’univers
Une chambre à vide pour
observer les molécules
astrophysiques à très basse
température (-269 C)
1 Å = 0,1 nm : 1/10 de milliardième de mètre
 « Signature» d’une molécule
(spectroscopie)
Spectre en absorption
d’une étoile
 Etudier l’Atmosphère d’une planète ou la matière Astrophysique
(mesures)
 Etudier la formation du trou dans la
couche d’Ozone (1 dobson = 10 µm )
Vapeur d’eau dans
l’atmosphère (Image
METEOSAT 1999)
 En laboratoire, on étudie les atomes
ou les molécule sous forme de gaz piégé
dans des cellules. On construit la source
laser de « couleur » adaptée pour en
étudier le comportement fondamental
(spectre de rotation, vibration, effets
isotopiques sous certaines conditions de
pression et de température).
 Etudier la concentration atmosphérique
des gaz à effet de serre
La signature spectroscopique de l’Ozone (molécule
constituante de l’Atmosphère)
Mesure de la concentration de
CO2 le 18 juillet 2012 sur le site
de Jussieu:
H2O
Production d’Ozone en
laboratoire par décharge
électrique
O3
CO2
 Mesurer précisément les paramètres moléculaires
(intensité, largeur de raie, position en fréquence,…)