MATIÈRE (physique) État gazeux
Absorption d'un milieu gazeux
Dans le cas d'un gaz sous faible pression, les interactions entre molécules sont faibles et on peut relier les propriétés d'absorption ou d'émission du gaz à celles de la molécule isolée.
Du fait du principe de la conservation de l'énergie, l'énergie perdue (absorption) ou gagnée (émission) par le rayonnement se retrouve sous la forme d'énergie gagnée ou perdue par les molécules. Cet effet se traduit essentiellement par l'échange d'un photon d'énergie hν entre la molécule et le rayonnement :
Les niveaux d'énergie peuvent être discrets ou appartenir au continuum. Dans le premier cas, on observe l'existence de raies spectrales de fréquences ou de nombres d'onde bien déterminés alors que, dans le second cas, on a une absorption continue.
Les transitions entre niveaux d'énergie sont le plus souvent des transitions dipolaires électriques qui résultent de l'interaction du moment dipolaire électrique de la molécule avec le rayonnement électromagnétique. Elles ne sont pas toutes permises et obéissent à ce qu'il est convenu d'appeler des règles de sélection.
L'intensité lumineuse I(v̄) transmise par une couche homogène de gaz absorbant d'épaisseur l éclairée par un rayonnement incident d'intensité I0(v̄) est donnée par la loi de Beer-Lambert :
L'épaisseur optique s'exprime en fonction du coefficient d'absorption α (v̄) :
A (v̄) et la transmission T (v̄) par :
Spectres de raies
Lorsque l'absorption du rayonnement lumineux correspond à des transitions entre niveaux discrets, on observe ce qu'il est convenu d'appeler un spectre de raies, et pour chaque raie de nombre d'onde v̄0 on a :
En définitive, le coefficient d'absorption s'écrit :
Le profil de Gauss (ou profil gaussien) est le profil d'une raie dont l'élargissement est dû uniquement à l'effet Doppler. En effet, compte tenu de l'agitation thermique, toutes les molécules n'absorbent pas le rayonnement exactement à la fréquence v̄0, et il en résulte un profil qui s'écrit :
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Écrit par
- Henri DUBOST : docteur ès sciences, directeur de recherche au C.N.R.S.
- Jean-Marie FLAUD : docteur ès sciences, directeur de recherche au C.N.R.S.
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Pour citer cet article
Henri DUBOST, Jean-Marie FLAUD, « MATIÈRE (physique) - État gazeux », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le . URL :
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Voir aussi
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