Techniques d'analyse expérimentale - L'interaction entre le rayonnement électromagnétique et la matière
1. Absorption de la lumière
Lorsque des atomes, des molécules ou des ions absorbent l'énergie des photons et que la différence entre leur énergie de base et l'énergie de l'état excité satisfait Δ E=mv, ils passent de l'état fondamental à l'état excité, et ce processus est appelé absorption. L'étude des spectres d'absorption permet de déterminer la composition, le contenu et la structure de l'échantillon. La méthode analytique établie sur la base de la spectroscopie d'absorption est appelée spectroscopie d'absorption.
2. Émission de lumière
Lorsqu'une substance absorbe de l'énergie et passe de l'état fondamental à l'état excité, l'état excité est instable et reviendra à l'état fondamental après environ 10-8 secondes. À ce stade, si l’énergie est libérée sous forme de lumière, ce processus est appelé émission.
3. Diffusion de la lumière
Lorsque la lumière traverse un milieu, le phénomène d’émission se produit. Lorsque la taille des particules moyennes (comme dans les émulsions, les suspensions, les solutions colloïdales) est similaire à la longueur d'onde de la lumière, l'intensité de la lumière émise augmente, ce qui peut également être observé à l'œil nu sous le nom d'effet Tyndall. L'intensité de la lumière diffusée est inversement proportionnelle au carré de la longueur de la lumière incidente et peut être utilisée pour étudier la taille et la morphologie des molécules de polymère et des particules colloïdales. Lorsque les molécules du milieu sont plus petites que la longueur d’onde de la lumière, une émission Rayleigh M9 se produit. Cette diffusion est provoquée par des collisions élastiques entre photons et molécules moléculaires. Il n'y a pas d'échange d'énergie pendant la collision, seule la direction du mouvement des photons est modifiée, de sorte que la fréquence de la lumière diffusée reste inchangée et l'intensité de la lumière diffusée est inversement proportionnelle à la quatrième puissance de la longueur d'onde de la lumière incidente. Lorsque des photons entrent en collision de manière non élastique avec des molécules moyennes, ils changent non seulement leur direction de mouvement, mais échangent également de l'énergie, entraînant un changement dans la fréquence de la lumière diffusée. Ce phénomène de diffusion est appelé diffusion Raman.
4. Réflexion et réfraction
Lorsque la lumière est irradiée du milieu (1) vers l'interface d'un autre milieu (2), une partie de la lumière change de direction au niveau de l'interface et retourne à l'interface (1), appelée réflexion de la lumière. Une autre partie de la lumière change de direction et pénètre dans le milieu (2) sous un angle de r (angle de réfraction), appelé réfraction de la lumière.
5. Interférence
Dans certaines conditions, les ondes lumineuses interagiront les unes avec les autres. Lorsqu'elles seront superposées, elles produiront une onde composite dont l'intensité dépend de la phase de chaque onde. Lorsque la différence de phase entre les deux ondes est de 180 degrés, l'interférence destructrice maximale se produit. Lorsque les deux ondes sont en phase, l’interférence constructive maximale se produit. Grâce au phénomène d'interférence, des rayures claires et sombres peuvent être obtenues. Si deux vagues se renforcent, des rayures lumineuses apparaîtront. S'ils s'annulent, des rayures sombres apparaîtront
6. Diffractions
Le phénomène des ondes lumineuses s'écartant de leur ligne droite lors du passage à travers des obstacles ou des fentes étroites est appelé phénomène de diffraction. C'est le résultat d'une interférence.
