Spectroscopie rotationnelle-vibrationnelle

La spectroscopie rotationnelle-vibrationnelle est une branche de la spectroscopie moléculaire à laquelle est observée le couplage rovibrationnel, ou l'excitation à la fois des phénomènes de vibration et de rotation au sein d'un objet chimique (une molécule, par exemple). Il est à distinguer du couplage rovibronique qui implique une modification simultanée des états électroniques, vibrationnels et rotationnels. Ce phénomène physique est exploité pour la caractérisation spectroscopique. Les transitions vibrationnelles se produisent en conjonction avec les transitions rotationnelles. En conséquence, il est possible d'observer à la fois les transitions de rotation et de vibration dans le spectre de vibration. Bien que de nombreuses méthodes soient disponibles pour observer ces spectres de vibration, les deux plus courantes sont la spectroscopie infrarouge et la spectroscopie Raman. L'énergie des transitions de rotation est de l'ordre de alors que les transitions de vibration ont des énergies de l'ordre de . Par conséquent, les spectres de vibration à haute résolution présentent une structure fine correspondant aux transitions rotationnelles se produisant dans le même temps qu'une transition de vibration. Bien que les vibrations et rotations moléculaires aient des effets les unes sur les autres, cette interaction est habituellement faible. Les contributions rotationnelles et vibrationnelles à l'énergie de l'objet chimique peuvent être considérées comme indépendantes l'une de l'autre en première approximation : où est le nombre quantique de vibration, le nombre quantique de rotation, h la constante de Planck, la fréquence de vibration, la vitesse de la lumière et la constante de rotation. thumb|right|300px|Partie du spectre de rotation-vibration du chlorure d'hydrogène gazeux, montrant la présence de branches P et R. L'axe x correspond à la fréquence, l'axe y à la transmittance. La règle de sélection stricte pour l'absorption d'une radiation de dipôle (composante la plus intense de la lumière) est .