La spectroscopie, ou spectrométrie, est l'étude expérimentale du spectre d'un phénomène physique.

  Définition

On parle de spectroscopie, ou de spectrométrie, pour désigner l'étude expérimentale du spectre d'un phénomène physique, c'est-à-dire de sa décomposition sur une échelle d'énergie, ou toute autre grandeur se ramenant à une énergie (fréquence, longueur d'onde, ...). Historiquement, ce terme s'appliquait à la décomposition, par exemple par un prisme, de la lumière visible émise (spectrométrie d'émission) ou absorbée (spectrométrie d'absorption) par l'objet à étudier. Aujourd'hui, ce principe est décliné en une multitude de techniques expérimentales spécialisées qui trouvent des applications dans quasiment tous les domaines de la physique au sens large : astronomie, biophysique, chimie, physique atomique, physique des plasmas, physique nucléaire, physique du solide, mécanique, acoustique, etc. On analyse par spectroscopie non seulement la lumière visible, mais aussi le rayonnement électromagnétique dans toutes les gammes de fréquence, les ondes élastiques comme le son ou les ondes sismiques, ou encore des particules (l'usage du terme « spectroscopie » est toutefois inapproprié, car on ne mesure pas à proprement parler l'énergie mais plutôt la masse des particules).

De manière générale, l'instrument de mesure permettant d'obtenir un spectre est appelé spectromètre ou spectroscope. Le suffixe « -scopie » fait référence à l'observation visuelle, par exemple l'impression sur un film photographique, la projection sur un écran ou bien l'utilisation d'une lunette d'observation. Le suffixe « -métrie » fait référence à l'enregistrement d'un signal par un appareil (table traçante, enregistrement électronique, ...).

  Techniques de spectroscopie électromagnétique par domaine de longueur d'onde

  Spectroscopie radiofréquence

Dans le domaine des radiofréquence :

• Spectroscopie de résonance magnétique nucléaire

  Spectroscopie micro-onde

Dans le domaine des micro-ondes :

• Résonance paramagnétique électronique
• Résonance ferromagnétique

  Spectroscopie infrarouge

Dans le domaine de l'infrarouge :

• Spectroscopie infrarouge
• Spectroscopie proche infrarouge
• Spectroscopie vibrationnelle, Spectroscopie rotationnelle

  Spectroscopie visible et ultraviolet

Dans les domaines visible et ultraviolet :

• Spectroscopie ultraviolet-visible
• Spectroscopie de fluorescence
• Spectrofluorimètre
• Spectrophotométrie
• Spectrométrie Raman et hyper-Raman
• Spectroscopie Brillouin
• Spectroscopie de corrélation de fluorescence

  Spectroscopie X

Dans le domaine des rayons X :

• Spectrométrie d'absorption des rayons X
• EXAFS, XANES
• Spectrométrie de fluorescence X
• Spectrométrie de fluorescence X en réflexion totale
• Microsonde de Castaing

  Spectroscopie gamma

Dans le domaine des rayons gamma, voir l'article consacré à la spectrométrie gamma.

• Spectrométrie Mössbauer

  Autres techniques de spectroscopie

  Spectrométrie de masse

• Spectrométrie de masse à ionisation secondaire
• Spectromètre de masse à attachement d'ions

  Spectrométrie électronique

• Spectrométrie Auger
• Spectrométrie de perte d'énergie des électrons (EELS)
• Spectroscopie des pertes d'énergie
• Spectrométrie photoélectronique UV
• Spectrométrie photoélectronique X

  Spectroscopie de résonance

• Spectroscopie de résonance magnétique nucléaire
• Résonance paramagnétique électronique
• Résonance ferromagnétique

  Autres

• Spectromètre
• Spectroscopie diélectrique
• Spectrométrie de mobilité ionique
• Ion scattering spectroscopy
• Spectroscopie de rétrodiffusion de Rutherford
• Spectroscopie d'impédance électrochimique
• Spectroscopie à écho de spin neutronique
• Spectroscopie photoacoustique
• Spectrométrie par torche à plasma
• Spectroscopie de résonance acoustique

  L'imagerie spectrale

  Imagerie superspectrale en fausses couleurs obtenue en 2004 dans le désert de Californie par télédétection aérienne (mission américaine ARCHER).

L’imagerie spectrale forme une branche de la spectroscopie fondée sur la photographie numérique. Elle consiste à cartographier en tout point d'une image plane de l'objet analysé le spectre complet ou toute autre information de nature fréquentielle (comme celles recueillies par effet Doppler ou effet Zeeman sur une raie spectrale). Les principales applications se trouvent en astronomie (astrophysique et planétologie), analyse des plasmas dans les expériences de fusion nucléaire, et télédétection spatiale.

L'imagerie spectrale se divise en une multitude de techniques différentes, selon le domaine spectral analysé, la résolution spectrale, le nombre, l'épaisseur ou la contiguïté des bandes spectrales, et le domaine d'application : on parle ainsi d'imagerie multispectrale, superspectrale, spectrale intégrale, d'imagerie spectroscopique ou d'imagerie chimique. Ces termes désignent cependant rarement les cartes à quatre ou cinq bandes (tétrachromie, pentachromie) qui opèrent toujours dans le domaine de la lumière visible.

  La spectroscopie en astronomie

La spectroscopie est une technique largement utilisée en astronomie, essentiellement dans l'UV, l'optique et l'infrarouge. On distingue :

• la spectroscopie longue-fente qui utilise les premiers ordres de diffraction et est utilisée généralement pour la spectroscopie d'un seul objet à la fois ;
• la spectroscopie échelle qui utilise les ordres élevés de diffraction et qui permet d'atteindre de très hautes résolutions spectrales ;
• la spectroscopie multi-objets qui est dédiée à la spectroscopie simultanée de plusieurs objets à la fois, soit grâce à des masques, soit grâce à des fibres optiques.

  Voir aussi

  Articles connexes

• Analyse dispersive en énergie
• Analyse dispersive en longueur d'onde
• Interaction rayonnement-matière
• Microspectroscopie Raman

• Portail de la chimie
• Portail de la physique