PLATEFORME D ANALYSE ET DE CARACTÉRISATION (P.A.C. BALARD)

Transcription

1 Intro Raman Pr. Stefano DEABATE

2 INTRODUCTION À LA SPECTROSCOPIE RAMAN : Rappel historique les bases théoriques Principe d une expérience RAMAN Les transitions diffusionnelles Interactions rayonnement matière Le rôle du moment dipolaire et de la polarisabilité Les règles de sélection : approche élémentaire le moment dipolaire de transition

3 Rappel historique Sir Chandrashekhara Venkata Râman ( ) Nobel Prize (1930) Hugues Medal (1930) Franklin Medal (1941) C. V. Raman et K. S. Krishnan, A New type of Secondary Radiation, Nature, 122, 278 (1928) C. V. Raman, A New Radiation, Indian Journal of Physics, 2, 387 (1928) C. V. Raman et K. S. Krishnan, A New Class of Spectra due to Secondary Radiation. Part I., Indian Journal of Physics, 3, 399 (1928) C. V. Raman et K. S. Krishnan, The Production.of New Radiations by Light Scattering. Part I, The Proceeding of the Royal Society of London, AI22, 23 (1929) C. V. Raman, The Molecular Scattering of Light, Nobel Lectures: Physics, 1922, 267 (1930)

4 Jean Cabannes ( ) Rappel historique Prix Félix Robin de la Société française de Physique en 1924 PAC-Rayons X- 29/03/2012PAC-Mössbauer- 10/01/2012 4

5 Principe d une expérience RAMAN : diffusion inélastique

6 Disposition d un spectre RAMAN et raie RAYLEIGH, obtenus au moyen d une radiation excitatrice rouge de nombre d onde cm -1

7 Les transitions diffusionnelles n p = n m absorption Processus à un photon n p >> n m diffusion élastique et inélastique (RAMAN) Processus à deux photons DE=E 1 E 0 = hv p h = 6, J.s E E E E E v = 1 v p 7v p 6v p 7v p 8v p v = 0 Q Q Q Q Absorption infrarouge RAMAN Stokes Diffusion Rayleigh RAMAN anti-stokes

8 Interactions rayonnement-matière Le rôle du moment dipolaire Suivant la théorie classique du rayonnement électromagnétique, un dipôle oscillant à une fréquence donnée est le siège d une émission ou d une absorption d un rayonnement de même fréquence On peut distinguer deux processus d interaction entre rayonnement et matière : l action du champ électrique oscillant de l onde électromagnétique sur les charges électriques de la matière, en fait sur le moment dipolaire oscillant électrique transitions dipolaires électriques : spectroscopies optiques infrarouges et RAMAN, spectroscopies d électrons et de neutrons l action du champ magnétique de l onde électromagnétique transitions dipolaires magnétiques entre des niveaux d énergie induits par un champ magnétique : spectroscopies de résonance RMN et RPE

9 Interactions rayonnement-matière Le rôle du moment dipolaire Le moment dipolaire électrique permanent Le moment dipolaire électrique induit a : polarisabilité A m p = 0 m i m i m p A infrarouge RAMAN

10 Spectroscopie RAMAN : le rôle de la polarisabilité Ses variations sous influence et...

11 ...les conséquences visibles

12 Règles de sélection

13 Polarisabilité : a

14 Variations de la polarisabilité au cours des vibrations et activité RAMAN : la molécule linéaire AB 2

15 Symétrie des mouvements de vibration La molécule H 2 O élongation symétrique n 1 pliage n 2 E (identité) + 1 C 2 (rotation de 180 ) s v(xz) (réflexion) s s s s v(yz) (réflexion) a b b a b a a b a b s s s b a a a s b a a b Propriétés de symétrie entièrement symétrique A 1 entièrement symétrique A 1 élongation PAC-Rayons X- 29/03/2012PAC-Mössbauerasymétrique n 3 10/01/2012 a b b a b a a b 15 B s : comportement symétrique ; a : asymétrique

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20 CONCLUSIONS