Spectroscopie
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La 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. Aujourd'hui, ce principe est décliné en une multitude de techniques expérimentales spécialisées qui trouvent des applications dans quasiment tous les domaines de la physique au sens large : astronomie, biophysique, chimie, physique atomique, physique des plasmas, physique nucléaire, physique du solide, mécanique, acoustique, etc. On analyse par spectroscopie non seulement la lumière visible, mais aussi le rayonnement électromagnétique dans toutes les gammes de fréquence, les ondes élastiques comme le son ou les ondes sismiques, ou encore des particules (l'usage du terme « spectroscopie » est toutefois inapproprié, car on ne mesure pas à proprement parler l'énergie mais plutôt la masse des particules).
De manière générale, l'instrument de mesure permettant d'obtenir un spectre est appelé spectromètre ou spectroscope. Le suffixe « -scopie » fait référence à l'observation visuelle, par exemple l'impression sur un film photographique, la projection sur un écran ou bien l'utilisation d'une lunette d'observation. Le suffixe « -métrie » fait référence à l'enregistrement d'un signal par un appareil (table traçante, enregistrement électronique, ...).
Sommaire |
Historique [modifier]
Les types de spectroscopie [modifier]
| Domaine de longueur d'onde | Longueur d'onde | Type de spectroscopie |
|---|---|---|
| Radiofréquence | > 100 µm | Spectroscopie de résonance magnétique nucléaire |
| Micro-ondes | > 30 µm | Résonance paramagnétique électronique |
| Résonance ferromagnétique | ||
| Infrarouge | de 1 à une vingtaine de µm | Spectroscopie infrarouge |
| Spectroscopie proche infrarouge | ||
| Spectroscopie vibrationnelle | ||
| Spectroscopie rotationnelle | ||
| visible et ultraviolet | ×102 nm | Spectroscopie ultraviolet-visible |
| Spectroscopie de fluorescence | ||
| Spectrophotométrie | ||
| Spectroscopie Raman | ||
| Spectroscopie Brillouin | ||
| Spectroscopie de corrélation de fluorescence | ||
| rayons X | < 100 nm | Spectrométrie d'absorption des rayons X |
| EXAFS, XANES | ||
| Spectrométrie de fluorescence X classique et en réflexion totale | ||
| Microsonde de Castaing | ||
| rayons gamma | spectrométrie gamma | |
| Spectrométrie Mössbauer |
Autres techniques de spectroscopie [modifier]
Spectrométrie de masse [modifier]
Spectrométrie électronique [modifier]
- Spectrométrie Auger
- Spectroscopie des pertes d'énergie (EELS)
- Spectrométrie photoélectronique UV
- Spectrométrie photoélectronique X
Spectroscopie de résonance [modifier]
- Spectroscopie de résonance magnétique nucléaire
- Résonance paramagnétique électronique
- Résonance ferromagnétique
Autres [modifier]
- Spectromètre
- Spectroscopie diélectrique
- Spectrométrie de mobilité ionique
- Ion scattering spectroscopy
- Spectroscopie de rétrodiffusion de Rutherford
- Spectroscopie d'impédance électrochimique
- Spectroscopie à écho de spin neutronique
- Spectroscopie photoacoustique
- Spectrométrie par torche à plasma
- Spectroscopie de résonance acoustique
L'imagerie spectrale [modifier]
L’imagerie spectrale forme une branche de la spectroscopie fondée sur la photographie numérique. Elle consiste à cartographier en tout point d'une image plane de l'objet analysé le spectre complet ou toute autre information de nature fréquentielle (comme celles recueillies par effet Doppler ou effet Zeeman sur une raie spectrale). Les principales applications se trouvent en astronomie (astrophysique et planétologie), analyse des plasmas dans les expériences de fusion nucléaire, et télédétection spatiale.
L'imagerie spectrale se divise en une multitude de techniques différentes, selon le domaine spectral analysé, la résolution spectrale, le nombre, l'épaisseur ou la contiguïté des bandes spectrales, et le domaine d'application : on parle ainsi d'imagerie multispectrale, superspectrale, spectrale intégrale, d'imagerie spectroscopique ou d'imagerie chimique. Ces termes désignent cependant rarement les cartes à quatre ou cinq bandes (tétrachromie, pentachromie) qui opèrent toujours dans le domaine de la lumière visible.
La spectroscopie en astronomie [modifier]
La spectroscopie est une technique largement utilisée en astronomie, essentiellement dans l'UV, l'optique et l'infrarouge. On distingue :
- la spectroscopie longue-fente qui utilise les premiers ordres de diffraction et est utilisée généralement pour la spectroscopie d'un seul objet à la fois ;
- la spectroscopie échelle qui utilise les ordres élevés de diffraction et qui permet d'atteindre de très hautes résolutions spectrales ;
- la spectroscopie multi-objets qui est dédiée à la spectroscopie simultanée de plusieurs objets à la fois, soit grâce à des masques, soit grâce à des fibres optiques.
Voir aussi [modifier]
Articles connexes [modifier]
- Analyse dispersive en énergie
- Analyse dispersive en longueur d'onde
- Interaction rayonnement-matière
- Microspectroscopie Raman
Liens externes [modifier]
- (fr) Vidéo-conférence sur le thème : La spectroscopie : un formidable outil pour comprendre l’univers ? (intervention du 5 mai 2009 de Patrick Boissé, astrophysicien à l'IAP)
