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Chimie · Glossaire

Qu'est-ce que « Diffusions Raman et Rayleigh » ?

Aussi appelé : diffusion Rayleigh · diffusion Raman · raie Stokes · raie anti-Stokes

Définition 6.19 Chimie universitaire — 3e année · Chapitre 6 — Spectroscopies de rotation et de vibration

Quand une lumière de fréquence ν0\nu_0 traverse un échantillon, la plus grande partie de la lumière diffusée garde la fréquence ν0\nu_0 : c’est la diffusion Rayleigh. Une petite fraction est décalée des fréquences de rotation ou de vibration des molécules : c’est la diffusion Raman. Les raies de plus basse fréquence sont les raies Stokes (la molécule a gagné de l’énergie), celles de plus haute fréquence les raies anti-Stokes (elle en a perdu).

À gauche : le spectre Raman de rotation du diazote calculé à 300\, K : raies Stokes aux déplacements positifs (à droite), raies anti-Stokes aux déplacements négatifs (à gauche, un peu plus faibles), avec l’alternance 2:1 des intensités ; le trait gris en zéro marque la raie Rayleigh, bien plus intense. À droite : schéma énergétique des diffusions Rayleigh et Stokes par un niveau virtuel (qui n’est pas un état réel de la molécule).
À gauche : le spectre Raman de rotation du diazote calculé à 300 K300\,\mathrm{K} : raies Stokes aux déplacements positifs (à droite), raies anti-Stokes aux déplacements négatifs (à gauche, un peu plus faibles), avec l’alternance 2:1 des intensités ; le trait gris en zéro marque la raie Rayleigh, bien plus intense. À droite : schéma énergétique des diffusions Rayleigh et Stokes par un niveau virtuel (qui n’est pas un état réel de la molécule).

Exemples

Exemple 6.22 (Le diazote vu par Raman)

NX2\ce{N2} n’a pas de dipôle et pas de spectre infrarouge ni micro-ondes, mais sa polarisabilité est anisotrope : ses raies Raman de rotation commencent à 6B0=11.94 cm−16B_0 = 11.94\,\mathrm{cm}^{-1} de la raie excitatrice et sont espacées de 7.96 cm−17.96\,\mathrm{cm}^{-1}. Leurs intensités alternent dans le rapport 2:1 entre JJ pairs et impairs : les deux noyaux X14X2214N\ce{^{14}N} sont identiques, et la statistique de spin nucléaire (Chapitre 11) donne aux niveaux de JJ pair un poids double de celui des niveaux impairs.

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