La gure 9.19 donne le schéma de principe d’un
b)
Spectre]de vibration-rotation
spectromètre infra-r0uge.
d’une molécule diatomique à l’état gazeux :
Le faisceau de lumière infra—rouge traverse un
le chlorure d’hydrogène
échantillon de la substance S à
La lumière
transmise par la cellule C, qui contient l’échantillon,
BANDE ET PICS
1
À la transition
est dispersée par un prisme ou un réseau, élément
” = 0”’ U = 1
COÏœSPOÜd une bande d’absorption.
essentiel du monochromateur. Un détecteur transforme
Cette bande large est °°nSÜÜJéÔ de plusieurs pics
le rayonnement en un signal électrique proportionnel
d’absorption plus étroits dus aux transitions entre les
'
à l’intensité du rayonnement. On utilise souvent des
niveaux rotationnels qui accompagnent la transition
détecteurs thermiques tels que des thermocouples ou
entre les niveaux de vibration (g. 9—20)des bolomètres. Le signal est amplié électronique—
I
,
,
,
,
,.
.
,
ment. Enn un dispositif permet d’enregistrer le spectre
,
DES.
PICS D ABSORPTION' _ L 1ntens1te
d’absor ti
u
.
,
déroule. Le d'roul _
d un pic d absorption augmente avec le nombre de
p on s r un papier qui se
e
e
,
.
.
.
ment du papier est synchronisé avec le changement de
molecules qu1 occupent le-n1veau rotat1onnel
J'
,
longueurs d’onde àla sortie du monochromateur.
Qn
montre en mécanique quantique
qu a chaque niveau J correspondent en realite (2.7 + 1) etats
Figure 939
dégénérés. Pour obtenir le nombre relatif de molécules
___…
'
"
'
'
"
dans le niveau ], on utilise l’expression de BOLTZMANN
en introduisant le facteur (2 ] + 1) qui exprime que
la
‘
'
’
-
population du niveau J est (2 J + 1) fois plus importante
source
$${ËL‘Ç“’°‘
_
amplicateur
que s’il n’y avait pas de dégénérescence.
«
IL’
:
(2J+l)e—E”kT
No
N
J
est le nombre de molécules dans le niveau ] ;
_
===‘=ä'
N() est le nombre de molécules dans le niveau 0;
mE:g‘ä_l_
E
J
est l’énergie du niveau J ;
'
H:H:g
dispositif
k est la constante de BOLTZMANN.
enregistreur
Pour les faibles valeurs de J, le facteur exponen—
"
ËEEË
tiel
est voisin de l’unité et la population des niveaux
======
augmente avec J.
'
'
-
Pour les grandes valeurs de ], le terme E
]
devient
Schéma de principe d'un spectromètre
important et le facteur exponentiel diminue beaucoup
.
infra-rouge
plus vite que n’augmente le facteur (2 J + 1). Par con'
'
""
"
"
"
'
séquent, l’absorption est plus intense pour les petites
Dans les spectromètres les plus précis, le faisceau
valeurs de J que pour les valeurs élevées (voir g. 9'20)'
de lumière issu de la source est séparé en deux parties.
ESPACEMENT DES PICS
_
En selimiUne partie passe à travers l’échantillon; une autre
tant aux oscillations harmoniques, l’énergie de la molé—
traverse une cellule de référence. Si T et T
R
désignent
cule est convenablement représentée par la relation :
les transmissions par la cellule qui contient l’échantil—
lon et par la cellule de référence respectivement, le spec—
E = Erotmon + Evibmon
_
’
_
troinètre à double faisceau mesure le rapport T / T
R qui
,
2
'
"
est appelé transmittance. Si'la substance S est en solu—
soit E +
L_ ] (J + +) + hv0 (u
+
tion, la cellule de référence contiendra le solvant pur.
,
87121
—‘
2
'
ou cellules
,
de même que le prisme
.
_
_
du
sont
e)n chlorure de sodium, car
où V0 est la fréquence
Vibration pure
pour laquelle
'
.
Celui—ci, contrairement au verre, n’absorbe pas les
d’ailleurs
apas
d absorption puisque la transrt10n
radiations infra—rouges.
AJ = 0 est interdite.
-
b)
Spectre]de vibration-rotation
spectromètre infra-r0uge.
d’une molécule diatomique à l’état gazeux :
Le faisceau de lumière infra—rouge traverse un
le chlorure d’hydrogène
échantillon de la substance S à
La lumière
transmise par la cellule C, qui contient l’échantillon,
BANDE ET PICS
1
À la transition
est dispersée par un prisme ou un réseau, élément
” = 0”’ U = 1
COÏœSPOÜd une bande d’absorption.
essentiel du monochromateur. Un détecteur transforme
Cette bande large est °°nSÜÜJéÔ de plusieurs pics
le rayonnement en un signal électrique proportionnel
d’absorption plus étroits dus aux transitions entre les
'
à l’intensité du rayonnement. On utilise souvent des
niveaux rotationnels qui accompagnent la transition
détecteurs thermiques tels que des thermocouples ou
entre les niveaux de vibration (g. 9—20)des bolomètres. Le signal est amplié électronique—
I
,
,
,
,
,.
.
,
ment. Enn un dispositif permet d’enregistrer le spectre
,
DES.
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.
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d un pic d absorption augmente avec le nombre de
p on s r un papier qui se
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,
.
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molecules qu1 occupent le-n1veau rotat1onnel
J'
,
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montre en mécanique quantique
qu a chaque niveau J correspondent en realite (2.7 + 1) etats
Figure 939
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"
'
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dans le niveau ], on utilise l’expression de BOLTZMANN
en introduisant le facteur (2 ] + 1) qui exprime que
la
‘
'
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source
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amplicateur
que s’il n’y avait pas de dégénérescence.
«
IL’
:
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J
est le nombre de molécules dans le niveau ] ;
_
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N() est le nombre de molécules dans le niveau 0;
mE:g‘ä_l_
E
J
est l’énergie du niveau J ;
'
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dispositif
k est la constante de BOLTZMANN.
enregistreur
Pour les faibles valeurs de J, le facteur exponen—
"
ËEEË
tiel
est voisin de l’unité et la population des niveaux
======
augmente avec J.
'
'
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Pour les grandes valeurs de ], le terme E
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devient
Schéma de principe d'un spectromètre
important et le facteur exponentiel diminue beaucoup
.
infra-rouge
plus vite que n’augmente le facteur (2 J + 1). Par con'
'
""
"
"
"
'
séquent, l’absorption est plus intense pour les petites
Dans les spectromètres les plus précis, le faisceau
valeurs de J que pour les valeurs élevées (voir g. 9'20)'
de lumière issu de la source est séparé en deux parties.
ESPACEMENT DES PICS
_
En selimiUne partie passe à travers l’échantillon; une autre
tant aux oscillations harmoniques, l’énergie de la molé—
traverse une cellule de référence. Si T et T
R
désignent
cule est convenablement représentée par la relation :
les transmissions par la cellule qui contient l’échantil—
lon et par la cellule de référence respectivement, le spec—
E = Erotmon + Evibmon
_
’
_
troinètre à double faisceau mesure le rapport T / T
R qui
,
2
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"
est appelé transmittance. Si'la substance S est en solu—
soit E +
L_ ] (J + +) + hv0 (u
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tion, la cellule de référence contiendra le solvant pur.
,
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de même que le prisme
.
_
_
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Vibration pure
pour laquelle
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.
Celui—ci, contrairement au verre, n’absorbe pas les
d’ailleurs
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d absorption puisque la transrt10n
radiations infra—rouges.
AJ = 0 est interdite.
-