PHS 3210 - Spectroscopie
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PHS 3210 - Spectroscopie PHS 3210 - Spectroscopie Chapitre 0 Qu’est-ce que la spectroscopie Définition Science étudiant l’absorption, l’émission et la diffusion de la radiation par les atomes, les molécules et la matière. PHS3210 Spectroscopie 2 Objectif du cours Objectif Utiliser une onde électromagnétique pour sonder les excitations pouvant exister dans un système d’intérêt. PHS3210 Spectroscopie 3 L’absorption PHS3210 Spectroscopie - Hiver 2011 4 Absorption PHS3210 Spectroscopie 5 Absorption du carbone Graphite Diamant PHS3210 Spectroscopie 6 Absorption du carbone Graphene Nanotubes PHS3210 Spectroscopie 7 L’émission PHS3210 Spectroscopie - Hiver 2011 8 Luminescence PHS3210 Spectroscopie 9 Luminescence PHS3210 Spectroscopie 10 Bioluminescence PHS3210 Spectroscopie 11 Émission gamma Désintégration des noyaux atomiques État nucléaire excité État nucléaire excité PHS3210 Spectroscopie 12 La diffusion PHS3210 Spectroscopie - Hiver 2011 13 Diffusion Rayleigh PHS3210 Spectroscopie 14 Diffusion Raman PHS3210 Spectroscopie 15 Analyse spectrale de la lumière: 1) Réfraction 2) Diffraction 3) Interférence PHS3210 Spectroscopie - Hiver 2011 16 Réfraction PHS3210 Spectroscopie 17 Interférence Fabry Perot PHS3210 Spectroscopie 18 Diffraction PHS3210 Spectroscopie 19 Un peu d’histoire PHS3210 Spectroscopie - Hiver 2011 20 Newton (1665) PHS3210 Spectroscopie 21 Newton (1665) PHS3210 Spectroscopie 22 Historique 1621 et 1637 Snell et Descartes Loi de la réfraction 1660 Grimaldi Diffraction de la lumière 1665 Hooke Interférence dans les couches minces 1670 Newton Dispersion, théorie corpusculaire 1676 Römer Première estimation de la vitesse de la lumière 1800 Herschel La radiation infrarouge est de la “lumière” 1801 Young Franges de Young, théorie ondulatoire 1801 Fresnel Propagation de front d’onde, théorie ondulatoire 1808 Malus Polarisation de la lumière 1811 Arago et Biot Activité optique (rotation de la polarisation) 1812 Fresnel La lumière est une onde transverse 1812 Fraunhofer Réseaux de diffraction PHS3210 Spectroscopie 23 Historique 1842 Doppler Variation de la fréquence selon la vitesse de la source 1845 Faraday Un champ magnétique affecte la polarisation de la lumière 1850 Foucault Vitesse de la lumière dans l’eau 1860 Maxwell Unification de l’électromagnétisme 1870 Rayleigh Diffusion Rayleigh. 1875 Kerr Un champ électrique change l’indice de réfraction 1879 Edison Invention de l’ampoule incandescente 1886 Michelson et Morley La vitesse de la lumière est constante 1886 Hertz Génération et détection d’ondes ÉM 1895 Tesla et Marconi Communications sans fil 1900 Planck Corps noir, quanta d’émission 1905 Einstein Relativité, effet photoélectrique PHS3210 Spectroscopie 24 Historique 1910 Laue, Bragg et Bragg Diffraction des rayons-x 1913 Bohr Modèle semi-classique de l’atome d’H 1917 Einstein Émission stimulée 1921 Brillouin Diffusion inélastique de la lumière par des vibrations mécaniques de basse énergie 1923 Compton Diffusion des photons, le photon est une particule 1928 Raman Diffusion inélastique de la lumière par des vibrations mécaniques de haute énergie 1955 Heel et Kapany Fibre optique 1960 Maiman Première démonstration de l’effet Laser 1961 Franken Génération de seconde harmonique 1973 Lauterbur Imagerie par résonnance magnétique 1979 Ippen et Shank Laser ultrarapide PHS3210 Spectroscopie 25 Historique 1986 1990 1992 1997 2001 2007 Moulton A. Lewis, Pohl, Betzig Ashkin, Chu Ketterle, Cornell, Wieman Ell Sansone Laser Ti:Saphir Optique en champ proche Brucelles optiques Condensat de Bose-Einstein Laser ultrarapide (5fs) Laser le plus ultrarapide (130as) PHS3210 Spectroscopie 26 L’impact des spectroscopie PHS3210 Spectroscopie - Hiver 2011 27 La structure des atomes et le comportement des électrons PHS3210 Spectroscopie 28 La structure des molécules et leur comportement PHS3210 Spectroscopie 29 Les propriétés des matériaux Un matériau 2D (MoS2) Un ferromagnétique Un supraconducteur Un isolant topologique Un piézoélectrique Un semiconductor PHS3210 Spectroscopie 30 Applications médicales PHS3210 Spectroscopie 31 Imagerie par résonance magnétique Énergie ↓ E = ml µB B ↑ 0 PHS3210 Spectroscopie B 32 Étude des astres Intensité relative d’un raie d’hydrogène PHS3210 Spectroscopie 33 Molécules uniques PHS3210 Spectroscopie 34 Molécules uniques dans un cristal 5 μm PHS3210 Spectroscopie 35 Dispositifs électroniques Étude des contraintes dans un transistor Si 3 µm HF-HBT: émetteur 0.3µm (BiCMOS) 6x6 µm Dans une cellule solaire déposée sur un substrat de cuivre PHS3210 Spectroscopie 36 Condensat de Bose-Einstein Distribution de la vitesse des atomes avant et après l’apparition du condensât PHS3210 Spectroscopie 37 Laser Induced Breakdown Spectrosc. PHS3210 Spectroscopie 38 Criminalistique Caffeine and Amphetamine). Spectral features of the three different drugs were identified from the reference spectra (Fig.5). An area of 25µmx35µm on the contaminated surface was analysed by confocal point mapping. By integrating the area of the characteristic band of each compound (Fig.6), a two-dimensional Raman image was then produced revealing the localisation of the three substances. Cocaine 860 - 887 cm-1 Amphetami ne 964 - 978 cm-1 Figure 6: Confocal mapped ima from Raman spectra by the in the characteristic band of each d. Conclusion Suspected drug products can Raman spectroscopy to confirm the material. Small differen identified from the Raman cocaine HCl / free base cocain Raman spectroscopy, traces ca on surfaces or in vials transpare excitation wavelength (glas Mixtures of different drug mixtures of a drug substance (cutting agents) can give chara features allowing the determ nature of each component and of Raman maps showing their d Figure 5: Reference Raman spectra of three drug compounds and the integration range under their characteristic band. PHS3210 Spectroscopie 39 Criminalistique PHS3210 Spectroscopie 40 Plan de cours PHS3210 Spectroscopie 41 Conseils pour bien réussir le cours - Être présent aux cours - Prendre des notes (!!!) - Si vous devez être absent, arrangez-vous pour obtenir les notes de cours. - Faire les exercices - Étudier - Venez me voir en cas de difficulté Conseils pour bien réussir les laboratoires - Faites les lectures attentivement - Faites des rapports courts et précis. - Le “bullshittage” est pénalisé. PHS3210 Spectroscopie 42 Consignes pour les laboratoires PHS3210 Spectroscopie 43 Consignes pour les laboratoires PHS3210 Spectroscopie 44
