RAMAN EFFET

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Interprétation

L'effet Raman peut s'interpréter par un échange d'énergie entre les molécules diffusantes et les quanta énergétiques, ou photons, qui constituent la lumière excitatrice. Nous choisirons, pour exposer en termes simples cet échange, le cas des spectres Raman de vibrations moléculaires qui correspondent aux applications les plus fréquentes.

Les molécules, de même que les ions polyatomiques ou les cristaux, sont constituées d'atomes liés les uns aux autres par des « liaisons chimiques ». Ces liaisons ne sont pas rigides, mais sont déformables, élastiques, si bien que les atomes effectuent sans cesse des oscillations au voisinage de leur position d'équilibre. Ce sont ces mouvements de vibration, s'effectuant à des fréquences νv caractéristiques pour chaque groupe d'atomes, que l'effet Raman permettra le plus souvent de déceler et de mesurer.

À chacune de ces vibrations correspondent des valeurs particulières de l'énergie de la molécule, que l'on peut représenter par des « niveaux » discrets E0, E1, E2, etc.. L'écart entre deux niveaux énergétiques est lié à la fréquence de vibration νv et au nombre d'ondes ν−v :

h est la constante de Planck et c la vitesse de la lumière.

Spectre Raman : tétrachlorure de carbone

Diaporama : Spectre Raman : tétrachlorure de carbone

Spectre Raman du tétrachlorure de carbone excité par un laser hélium-néon de longueur d'onde ? = 632,8 nm. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

Le nombre de molécules possédant à chaque instant les énergies E0, E1, etc., peut être calculé, lorsqu'on suppose le système en équilibre thermique, à partir de la distribution de Boltzmann. On trouve ainsi que les « populations » NE0 et NE1 sur les divers niveaux sont reliées par l'expression :

k est la constante de Boltzmann et T la température absolue.

Cela signifie que le niveau inférieur est le plus peuplé et que la population décroît exponentiellement, en fonction de l'énergie du niveau considéré. L'énergie transportée par un quantum ou « photon » de lumière excitatrice est égale à hν0, avec h, constante de Planck.

Lors de la diffusion Rayleigh, les photons diffusés conservent la même énergie. Par contre, l'effet Raman donne lieu à la diffusion de photons qui ont soit cédé de l'énergie aux molécules en les portant à un niveau vibrationnel plus élevé – ils ont alors une énergie h0 − νv) et apparaissent dans la partie Stokes du spectre Raman –, soit prélevé de l'énergie en portant les molécules à un niveau vibrationnel moins élevé – leur énergie est donc h0 + νv) et ils sont observés du côté anti-Stokes.

Il faut tenir compte, pour évaluer les intensités, de l'influence des populations relatives aux différents niveaux. La probabilité d'observation de transitions anti-Stokes, partant de niveaux moins peuplés, est plus faible que pour les transitions Stokes, et décroît exponentiellement en fonction de l'énergie du niveau de départ. Ce schéma énergétique rend bien compte des intensités relatives observées expérimentalement.

1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 10 pages

Médias de l’article

Raman, Alder et Hahn

Raman, Alder et Hahn
Crédits : Hulton Getty

photographie

Spectre Raman : tétrachlorure de carbone

Spectre Raman : tétrachlorure de carbone
Crédits : Encyclopædia Universalis France

diaporama

Spectre Raman : cellule sanguine isolée

Spectre Raman : cellule sanguine isolée
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique

Afficher les 3 médias de l'article


Écrit par :

  • : directeur d'institut au C.N.R.S., laboratoire de spectrochimie infrarouge et Raman (L.A.S.I.R.), professeur à l'université des sciences et techniques de Lille

Classification

Autres références

«  RAMAN EFFET  » est également traité dans :

OPTIQUE - Optique non linéaire

  • Écrit par 
  • Daniel RICARD
  •  • 4 941 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre « Diffusions stimulées »  : […] Si, ω 1 et ω 2 étant positifs et ω 1  >  ω 2 , on a ω 1  − ω 2  ≃ ω ba , alors χ (3)  (ω 1 , − ω 1 , ω 2 ) est également complexe et sa partie imaginaire est telle, toujours dans le cas normal, qu'il y a amplification à la fréquence ω 2 et absorption à la fréquence ω 1 . Il s'agit encore d'une transition à deux photons ; mais, ici, un photon d'énergie ℏω 1 est détruit pendant qu'un photon d'én […] Lire la suite

RAMAN CHANDRASEKHARA VENKATA (1888-1970)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 265 mots
  •  • 1 média

Né le 7 novembre 1888 à Tiruchirapalli dans l'État de Madras (aujourd'hui le Tamil Nādu, en Inde), Chandrasekhara Venkata Raman fut le premier Prix Nobel scientifique asiatique. L'absence de poste universitaire en Inde fait qu'il passe dix ans comme fonctionnaire du ministère des Finances tout en publiant de nombreux travaux scientifiques, avant de finalement devenir professeur de physique à l'un […] Lire la suite

TISSUS ANIMAUX

  • Écrit par 
  • Roger MARTOJA, 
  • Jean RACADOT
  •  • 7 226 mots

Dans le chapitre « Méthodes histochimiques modernes, méthodes physiques »  : […] Dans le domaine de la localisation et de la caractérisation des protéines, l'immunohistochimie apporte une solution très satisfaisante : mise en évidence de la protéine par une réaction d'une très haute spécificité avec l' anticorps préalablement marqué par un atome fluorescent ou radioactif, lequel rend visible le complexe protéine-anticorps ainsi formé. La spectrophotométrie d'absorption, tout a […] Lire la suite

Voir aussi

Pour citer l’article

Michel DELHAYE, « RAMAN EFFET », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 01 août 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/effet-raman/