SpectroscopieLa spectroscopie, ou spectrométrie, est l'étude expérimentale du spectre d'un phénomène physique, c'est-à-dire de sa décomposition sur une échelle d'énergie, ou toute autre grandeur se ramenant à une énergie (fréquence, longueur d'onde). Historiquement, ce terme s'appliquait à la décomposition, par exemple par un prisme, de la lumière visible émise (spectrométrie d'émission) ou absorbée (spectrométrie d'absorption) par l'objet à étudier.
Structure hyperfinevignette|Représentation schématique des niveaux fins et hyperfins de l’hydrogène. La structure hyperfine d’un niveau d’énergie dans un atome consiste en une séparation de ce niveau en états d’énergie très proches. Il s’observe essentiellement par une raie spectrale dans le domaine radio ou micro-onde, comme la raie à 21 centimètres de l’hydrogène atomique. La structure hyperfine s’explique en physique quantique comme une interaction entre deux dipôles magnétiques : Le dipôle magnétique nucléaire résultant du spin nucléaire ; Le dipôle magnétique électronique lié au moment cinétique orbital et au spin de l’électron.
Interaction spin-orbitevignette|Structures fines et hyperfines dans l'hydrogène. Le couplage des différents moments cinétiques conduit à la division du niveau d'énergie. Non dessiné à l'échelle. Le moment cinétique de spin électronique, S est couplé au moment cinétique orbital électronique, L, pour former le moment angulaire électronique total , J. Celui-ci est ensuite couplé au moment cinétique de spin nucléaire, I, pour former le moment cinétique total, F. Le terme symbole prend la forme 2S+1L avec les valeurs de L représentées par des lettres (S,P,D ,F ,G,H,.
Spectroscopie ultraviolet-visibleLa spectroscopie ultraviolet-visible ou spectrométrie ultraviolet-visible est une technique de spectroscopie mettant en jeu les photons dont les longueurs d'onde sont dans le domaine de l'ultraviolet ( - ), du visible ( - ) ou du proche infrarouge ( - ). Soumis à un rayonnement dans cette gamme de longueurs d'onde, les molécules, les ions ou les complexes sont susceptibles de subir une ou plusieurs transitions électroniques. Cette spectroscopie fait partie des méthodes de spectroscopie électronique.
Spectrométrie d'absorptionLa spectrométrie d'absorption est une méthode de spectroscopie électromagnétique utilisée pour déterminer la concentration et la structure d'une substance en mesurant l'intensité du rayonnement électromagnétique qu'elle absorbe à des longueurs d'onde différentes. La spectroscopie d'absorption peut être atomique ou moléculaire. Comme indiqué dans le tableau précédent, les rayonnements électromagnétiques exploités en spectroscopie d'absorption moléculaire vont de l'ultraviolet jusqu'aux ondes radio : La couleur d'un corps en transmission (transparence) représente sa capacité à absorber certaines longueurs d'onde.
Spectroscopie dans l'infrarouge procheLa spectroscopie dans l'infrarouge proche (ou dans le proche infrarouge, SPIR), souvent désignée par son sigle anglais NIRS (near-infrared spectroscopy), est une technique de mesure et d'analyse des spectres de réflexion dans la gamme de longueurs d'onde (l'infrarouge proche). Cette technique est largement utilisée dans les domaines de la chimie (polymères, pétrochimie, industrie pharmaceutique), de l’alimentation, de l’agriculture ainsi qu'en planétologie. À ces longueurs d’onde, les liaisons chimiques qui peuvent être analysées sont C-H, O-H et N-H.
Couplage scalaireLe couplage scalaire, noté J et aussi appelé couplage dipôle-dipôle indirect ou juste couplage, est une interaction entre plusieurs spins à travers les liaisons chimiques. C'est une interaction indirecte entre deux spins nucléaires qui provient des interactions hyperfines entre les noyaux et la densité électronique locale et provoque un éclatement du signal RMN. Le couplage scalaire contient des informations sur la distance à travers les liaisons chimiques et les angles entre ces liaisons.
TérahertzLa bande de fréquences térahertz désigne les ondes électromagnétiques s'étendant de (ou selon les références) à . Elle est intermédiaire entre les fréquences micro-ondes et les fréquences correspondant à l'infrarouge. Le domaine des fréquences « térahertz » (THz, 1 THz = 10 Hz) s'étend de à 30 THz environ, soit environ aux longueurs d'onde entre et . Il est historiquement connu sous la terminologie d'infrarouge lointain mais on le retrouve également aujourd'hui sous l'appellation de rayon T.
Effet Zeemanvignette|Photo de l'effet Zeeman, prise en 1896 par Pieter Zeeman. L’effet Zeeman désigne la séparation d'un niveau atomique d'énergie défini d'un atome ou d'une molécule en plusieurs sous-niveaux d'énergies distinctes, sous l'effet d'un champ magnétique externe. Il y a donc levée de dégénérescence des niveaux énergétiques. L'effet s'observe aisément par spectroscopie : lorsqu'une source de lumière est plongée dans un champ magnétique statique, ses raies spectrales se séparent en plusieurs composantes.
Terahertz spectroscopy and technologyTerahertz spectroscopy detects and controls properties of matter with electromagnetic fields that are in the frequency range between a few hundred gigahertz and several terahertz (abbreviated as THz). In many-body systems, several of the relevant states have an energy difference that matches with the energy of a THz photon. Therefore, THz spectroscopy provides a particularly powerful method in resolving and controlling individual transitions between different many-body states.
InfrarougeLe rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique de longueur d'onde supérieure à celle du spectre visible mais plus courte que celle des micro-ondes ou du domaine térahertz. Cette gamme de longueurs d'onde dans le vide de à se divise en infrarouge proche, au sens de proche du spectre visible, de environ, infrarouge moyen, qui s'étend jusqu'à , et infrarouge lointain. Les limites de ces domaines peuvent varier quelque peu d'un auteur à l'autre.
Spectroscopie infrarougethumb|Un spectromètre infrarouge. La spectroscopie infrarouge (parfois désignée comme spectroscopie IR) est une classe de spectroscopie qui traite de la région infrarouge du spectre électromagnétique. Elle recouvre une large gamme de techniques, la plus commune étant un type de spectroscopie d'absorption. Comme pour toutes les techniques de spectroscopie, elle peut être employée pour l'identification de composés ou pour déterminer la composition d'un échantillon.
Spectroscopie par transformée de FourierLa spectroscopie par transformée de Fourier est une technique de mesure par laquelle les spectres sont collectés sur la base de mesures de la cohérence d'une source radiative, utilisant le domaine temporel ou le domaine spatial des rayonnements électromagnétiques ou autre. Elle peut être appliquée à plusieurs types de spectroscopie dont la spectroscopie optique, la spectroscopie infrarouge (FTIR, FT-NIRS), la résonance magnétique nucléaire (RMN) et l'imagerie spectroscopique à résonance magnétique (MRSI), la spectrométrie de masse et la spectroscopie par résonance paramagnétique électronique.
Spectrométrie d'absorption atomiquethumb|un spectromètre d'absorption atomique. En chimie analytique, la spectrométrie d'absorption atomique (Atomic absorption spectroscopy en anglais ou SAA) est une technique de spectroscopie atomique servant à déterminer la concentration des éléments métalliques (métaux alcalins, alcalino-terreux, métaux de transition) ainsi que les métalloïdes dans un échantillon. Ceux-ci sont atomisés à l'aide d'une flamme alimentée d'un mélange de gaz ou d'un four électromagnétique.
Spectroscopie térahertz dans le domaine temporelvignette| Impulsion typique mesurée par THz-TDS. En physique, la spectroscopie TéraHertz dans le domaine temporel ( THz-TDS ) est une technique spectroscopique dans laquelle les propriétés de la matière sont sondées avec de courtes impulsions de rayonnement térahertz. Le schéma de génération et de détection est sensible à l'effet de l'échantillon sur l'amplitude et la phase du rayonnement térahertz. En mesurant dans le domaine temporel, la technique peut fournir plus d'informations que la spectroscopie à transformée de Fourier conventionnelle, qui n'est sensible qu'à l'amplitude.
Angular momentum couplingIn quantum mechanics, the procedure of constructing eigenstates of total angular momentum out of eigenstates of separate angular momenta is called angular momentum coupling. For instance, the orbit and spin of a single particle can interact through spin–orbit interaction, in which case the complete physical picture must include spin–orbit coupling. Or two charged particles, each with a well-defined angular momentum, may interact by Coulomb forces, in which case coupling of the two one-particle angular momenta to a total angular momentum is a useful step in the solution of the two-particle Schrödinger equation.
Résonance magnétique nucléairevignette|175px|Spectromètre de résonance magnétique nucléaire. L'aimant de 21,2 T permet à l'hydrogène (H) de résonner à . La résonance magnétique nucléaire (RMN) est une propriété de certains noyaux atomiques possédant un spin nucléaire (par exemple H, C, O, F, P, Xe...), placés dans un champ magnétique. Lorsqu'ils sont soumis à un rayonnement électromagnétique (radiofréquence), le plus souvent appliqué sous forme d'impulsions, les noyaux atomiques peuvent absorber l'énergie du rayonnement puis la relâcher lors de la relaxation.
Nuclear spectroscopyNuclear spectroscopy is a superordinate concept of methods that uses properties of a nucleus to probe material properties. By emission or absorption of radiation from the nucleus information of the local structure is obtained, as an interaction of an atom with its closest neighbours. Or a radiation spectrum of the nucleus is detected. Most methods base on hyperfine interactions, which are the interaction of the nucleus with its interaction of its atom's electrons and their interaction with the nearest neighbor atoms as well as external fields.
Order and disorderIn physics, the terms order and disorder designate the presence or absence of some symmetry or correlation in a many-particle system. In condensed matter physics, systems typically are ordered at low temperatures; upon heating, they undergo one or several phase transitions into less ordered states. Examples for such an order-disorder transition are: the melting of ice: solid-liquid transition, loss of crystalline order; the demagnetization of iron by heating above the Curie temperature: ferromagnetic-paramagnetic transition, loss of magnetic order.
Amplificateur optiqueEn optique, on appelle amplificateur optique un dispositif qui amplifie un signal lumineux sans avoir besoin de le convertir d'abord en signal électrique avant de l'amplifier avec les techniques classiques de l'électronique. Un amplificateur à fibre dopée fonctionne à la manière d'un laser. Une portion de fibre optique est dopée et est pompée optiquement avec un laser afin de placer les ions de dopage dans un état excité.
