L'effet Raman est un phénomène physique de diffusion moléculaire de la lumière, mis en évidence expérimentalement en 1928 par le physicien indien Chandrasekhara Venkata Raman, lauréat du prix Nobel en 1930. Dès les premiers travaux se sont dégagés les caractères essentiels de ce phénomène : la diffusion d'une radiation monochromatique par des molécules polyatomiques entraîne l'apparition de radiations de très faible intensité dont les fréquences sont différentes de celle de la radiation incidente. Les changements de fréquence observés sont essentiellement liés aux vibrations moléculaires. L'effet Raman est à la base du développement de méthodes de spectrométrie Raman qui apportent des données complémentaires de la spectrométrie d'absorption infrarouge.
Les sources de lumière laser, particulièrement bien adaptées à l'excitation de l'effet Raman, ont été à l'origine de progrès techniques très importants qui ont renouvelé cette méthode, en permettant par exemple l'analyse d'échantillons microscopiques, ou bien des mesures en des temps très courts.
Les principaux domaines d'application concernent l'étude des symétries et des structures d'édifices polyatomiques (molécules, ions, réseaux cristallins), ainsi que l'analyse non destructive de matériaux minéraux, organiques ou biologiques.
1. Principe
Pour observer l'effet Raman, on éclaire un milieu matériel – gaz, liquide ou solide – par un faisceau de lumière monochromatique, c'est-à-dire une radiation électromagnétique dite « radiation excitatrice » dont la fréquence ν0 est connue avec précision. Rappelons que cette dernière est liée à la longueur d'onde λ0 et au nombre d'ondes ν−0 par les relations :
Cette radiation monochromatique peut être transmise, réfléchie, absorbée ou diffusée par le milieu matériel. Même lorsque celui-ci est soigneusement débarrassé de toute poussière ou particule diffusante, une diffusion de faible intensité par les molécules constituant la matière peut être observée. Elle peut se produire sans échange d'énergie avec les molécules. Dans ce phénomène, étudié par Rayleig […]
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