memoire (kassimi)

Ministère de l’Education Nationale, de l’Enseignement Supérieur, de la
Formation des Cadres et de la Recherche Scientifique
Département de l’Education Nationale
Ecole Normale Supérieure
RABAT
MEMOIRE DE LA DEUXIEME ANNEE DU CYCLE DE
PREPARATION A L’AGREGATION DES SCIENCES PHYSIQUES
OPTION PHYSIQUE
Introduction à la Spectrométrie Optique
Introduction à la Spectrométrie OptiqueIntroduction à la Spectrométrie Optique
Introduction à la Spectrométrie Optique
Proposé et dirigé par : Pr. Abdelfattah BARHDADI
Réalisé par : Mr. Abdellatif KASMI
Département de Physique
Juin 2006

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Remerc
RemercRemerc
Remerciements
iementsiements
iements
Aucune dédicace ne saurait traduire les grandes estimes et les profonds
respects que je porte à mon Professeur A. Barhdadi. Je tiens à le remercier
beaucoup pour la direction de ce mémoire et pour tous ses conseils précieux et
ses encouragements tout au long de sa réalisation.
Mes remerciements vont aussi à toutes les personnes qui ont contribué de
près ou de loin à l’élaboration de ce modeste travail.

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Table des Matières
Introduction
Chapitre 1: Notions de base
I- Les lois de réflexion et de réfraction
I-1- Les lois de réflexion
I-2- Les lois de réfraction
II- Les interférences des ondes lumineuses
II-1- Addition des vibrations lumineuses
II-2- Etude de la figure d’interférence
III- La diffraction des ondes lumineuses
Chapitre 2 : Spectrométrie optique
I- Définitions et généralités
II- Notions de bases de la spectroscopie optique
II-1- Propriétés et caractéristiques des spectres
II-2- Spectre d’émission et spectre d’absorption
II-3- Importance des spectres optiques
II-4- Performance d’un appareil spectroscopique
Chapitre 3 : Les systèmes dispersifs utilisés en spectrométrie
I- Types de systèmes dispersifs
II- Spectromètre à prisme
III- Spectromètre à réseau
III-1- Le réseau par transmission
III-2- Le réseau par réflexion
IV- Spectromètre interférentiel
Chapitre 4 : Spectrométrie à prisme
I- Réfraction dans un prisme : formules du prisme
II- Spectromètre à prisme
II-1- Schéma de principe de l’appareil
II-2- Notion de dispersion angulaire et de dispersion linéique
II-3- Pouvoir de résolution
II-4- Ordre de grandeur
Chapitre 5 : Spectrométrie à réseau
I- Introduction
II- Théorie élémentaire du réseau
II-1- Différence de marche entre deux rayons consécutifs
II-2- Maxima d’intensité lumineuse et formation des Spectres
III- Calcul de l’intensité lumineuse diffractée
III-1- Représentation scalaire d’une onde lumineuse
III-2- Expression de l’onde lumineuse diffractée
III-3- Etude de la courbe I
θ
(φ)
III-4- Amélioration de l’intensité de l’onde diffractée I
θ
(φ)
IV- Formation des spectres
IV-1- Réseau éclairé en lumière blanche

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IV-2- Angle de déviation des spectres
IV-3- Etalement normal du spectre
V- Conclusion
Chapitre 6 : Spectrométrie par transformation de Fourier
I- Introduction
II- Interféromètre de Michelson
III- Principe de la spectrométrie par transformation de Fourier
IV- Conclusion

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Par définition, l’instrumentation optique est l’ensemble des instruments et
techniques de mesure, de contrôle et d'analyse utilisés dans le domaine de
l’optique. Depuis les années quatre-vingt, on a commencé à voir parfois figurer
le terme d’instrumentation simultanément avec les mesures. En réalité, bien que
ce terme paraisse plus "accrocheur" à certains, il n’y a vraiment pas de
différence fondamentale de sens entre les deux mots. Les mesures se font avec
des instruments, et les instruments, dans le domaine qui nous préoccupe, sont
bien destinés aux mesures.
Comme le domaine de l’optique englobe plusieurs filières, il y a donc lieu
de considérer l’instrumentation optique spécifique à chaque filière. D’où
l’existence de plusieurs familles d’instrumentation optique dont les plus connues
sont la focométrie, la photométrie et la spectrométrie optique. La focométrie
c’est l’ensemble des techniques et méthodes de détermination expérimentales
des éléments d’un système centré dans l’approximation de Gauss (voir le cours
sur l’optique géométrique). La photométrie s’occupe de la mesure des grandeurs
physiques relatives aux rayonnements lumineux, telles que l'intensité lumineuse,
le flux lumineux ou l'éclairement, selon l'impression produite sur l'œil. Par
extension, la photométrie concerne également la mesure de l'énergie de tout
rayonnement électromagnétique. Ainsi, elle est utilisée dans des domaines aussi
variés que la photographie, l'astronomie ou l'industrie de l'éclairage électrique.
Quant à la spectrométrie optique, qui nous intéresse plus particulièrement dans
ce travail, elle constitue l’ensemble des instruments et techniques utilisés dans
l'étude et l’analyse des spectres optiques.
Le but de ce travail est d’introduire la spectrométrie optique en se limitant à
la présentation et la description de ses instruments les plus représentatifs.