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Master Matériaux 2ème année
TC22 : Interactions rayonnement-matière
1ère partie : Diffusion et diffraction des rayonnements
2ème partie : Spectroscopie vibrationnelle
Généralités sur les techniques de spectroscopie
Spectroscopies infra-rouge, Raman : principes et applications
Symétrie moléculaire, modes de vibration et spectres moléculaires
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Symétrie moléculaire, modes de vibration et spectres moléculaires
Symétrie cristalline, phonons et spectres de vibration des cristaux
Introduction à la spectroscopie neutronique
http://mon.univ-montp2.fr/claroline/course/index.php?cid=UMCHM344

Bibliographie :
• "Spectroscopie", J.M. Hollas, ed Dunod (1998)
• "Raman Spectroscopy", D.A. Long, ed Wiley (1999)
• "Spectres de vibration et symétrie des cristaux", H. Poulet et J.P. Mathieu, ed Gordon &
Breach (1970)
• "Handbooks" de spectroscopie
•"Analyse structurale et chimique des matériaux", J.P. Eberhart, ed Dunod (1997)
• "Traité des Matériaux vol3 : caractérisation expérimentale des matériaux II", J.L. Martin, A.
George, Presses Polytechniques et Universitaires Romandes (1998)
•
"Analyse chimique", F. et A. Rouessac, ed Dunod (1996)
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•
"Analyse chimique", F. et A. Rouessac, ed Dunod (1996)
• "Cristallographie géométrique et radiocristallographie", J.J. Rousseau, ed Masson (1995)
• "Physique de l’état solide", C. Kittel, ed Dunod (1983)
• "La symétrie", J. Sivardière, ed Presses Universitaires de Grenoble (1995)

Généralités sur les techniques de spectroscopie
Littéralement : mesure de la fréquence
La spectroscopie étudie
l'absorption, l'émission ou la diffusion inélastique
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Vaste domaine :
i) Différents rayonnements (visible, IR, électrons, neutrons, RX…)
ii) Techniques expérimentales variées
iii) Domaines d'application multiples : astronomie, chimie analytique, matériaux…
La spectroscopie étudie
l'absorption, l'émission ou la diffusion inélastique
d'un rayonnement par la matière (un gaz, un liquide ou un solide).

Interactions rayonnement-matière (version ondulatoire)
Lorsqu’une onde électromagnétique se propage dans un milieu :
…le champ électrique associé fait osciller les dipôles (électrons/noyaux,
nuage électronique/noyau, liaisons atomiques).
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• Quand la fréquence de l'onde incidente est égale à la fréquence propre du dipôle,
le système se met en résonance, et l'onde est absorbée.
• Loin de la résonance, les dipôles oscillants constituent des sources secondaires
d’ondes électromagnétiques : c'est le phénomène de diffusion. S'il y a eu échange
d'énergie entre le rayonnement et le système, on parle de diffusion inélastique.
• Après absorption, un système excité doit relaxer. Un des modes de relaxation
est la relaxation radiative, caractérisée par l’émission d'un rayonnement
caractéristique du système.

Interactions rayonnement-matière (version corpusculaire)
Lorsqu’une onde électromagnétique se propage dans un milieu :
Lorsqu’un faisceau de particules traverse un milieu :
…le champ électrique associé fait osciller les dipôles (électrons/noyaux,
nuage électronique/noyau, liaisons atomiques).
…les interactions entre les particules et les atomes sont quantifiées
•
Quand la fréquence de l'onde incidente est égale à la fréquence propre du dipôle…
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•
Quand la fréquence de l'onde incidente est égale à la fréquence propre du dipôle…
Quand l’énergie des particules est égale à la différence d’énergie entre deux niveaux
d’énergie du système, il y a absorption : S+hn → S*.
• Loin de la résonance, les dipôles oscillants constituent des sources secondaires …
Loin de la résonance, le système formé par absorption est instable, la particule est
réémise immédiatent (diffusée). S+hn → S* → S+hn.
• Après absorption, un système excité doit relaxer…
Le système revient à son état fondamental. L’énergie ‘‘gagnée’’ peut être rendue
en émettant un photon d’énergie caractéristique.
S* → S+hn pour l’émission spontanée et S*+hn → S+2hn pour l’émission stimulée.