Spectrophotométrie veut dire « mesure des photons en fonction du spectre ». En physique, les notions de photon – ou grain de lumière – et de spectre sont en effet liées à la nature corpusculaire de toute onde électromagnétique et à la décomposition de la lumière blanche par un milieu dispersif.
Cet article concerne les techniques de spectrophotométrie optique, en lumière non polarisée (cf. optique), de longueur d'onde comprise entre 200 nanomètres (nm) et 300 micromètres (μm).
La spectrophotométrie optique a pour objet l'analyse des modifications spectrales (longueur d'onde et intensité) de la lumière incidente, le plus souvent monochromatique, après son interaction avec la matière (atomes, molécules à l'état gazeux, liquide ou solide). En première approximation, l'énergie potentielle totale (Et) d'un atome ou d'une molécule est égale à la somme de ses énergies électronique (Ee), vibratoire (Ev) et rotationnelle (Er) et Et = Ee + Ev + Er (cf. Spectroscopie moléculaire).
La nature des informations apportées par la spectrophotométrie optique dépendra de l'énergie E0, donc de la longueur d'onde λ0, de l'onde incidente. Les informations dépendront aussi du type de rayonnement analysé, à savoir l'intensité de la lumière transmise (It) ou celle de la lumière émise (Ie) par l'échantillon : on distinguera ainsi la spectrophotométrie d'absorption de la spectrophotométrie d'émission.
1. Loi de Beer-Lambert
Dans des conditions idéales (lumière incidente monochromatique, absence de fluorescence, échantillon homogène, concentration du composant pas trop élevée), le rapport It/I0 définit la transmittance (T), ou pourcentage de lumière transmise par l'échantillon, avec I0 et It, les intensités respectives des faisceaux incident et transmis. L'absorption de la lumière est décrite par la loi de Beer-Lambert : It/I0 = 10 […]
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