Les méthodes de caractérisation optique des matériaux

Résumé du document

Exposé de Physique consacré aux différentes méthodes de caractérisation optique des matériaux.

Extraits

[...] Il n'y a donc plus d'interaction avec la matière et l'onde pourra traverser le métal sans être absorbée = Les métaux deviennent transparents 3. Matériaux non métallique Les matériaux ont un aspect coloré si leur bande interdite se situe entre 1.8 ev (700 nm) et 3.1 ev (400nm) ou si un état électronique dû à une impureté se trouve à l'intérieur de cette bande. Réflexion La réflexion des matériaux non métalliques transparents est régie par l'indice de réfraction n. Plus n est élevé plus la réflectance R sera élevée. [...]

[...] Avantages : Forte émission dans l'UV, raies très fines, calibration Inconvénients : Onéreux, raies très fines. Lasers LASERS: Ligth Amplification By Stimulated Emission of Radiation (Amplification de lumière par émission stimulée d'un rayonnement) Construction laser : Cavité résonante + milieu actif (amplificateur) Lumière lasers : Lumière quasi-monochromatique parallèle et cohérente λ Lc 10- Laser He-Ne Raie rouge de Lumière du soleirl 20 10-5 Lumière blanche + filtre Détecteurs Photomultiplicateur Multiplication des photoélectrons par avalanche dans une chaîne de dynodes. Avantages : Très sensible, assez rapide (temps de réponse [...]

[...] Méthodes de caractérisation optique des matériaux Notions fondamentales 1. Ondes électromagnétiques 2. Spectre du rayonnement électromagnétique 3. Modèle corpusculaire Certains phénomènes comme l'effet photoélectrique ne peuvent pas être expliqués par le modèle ondulatoire : il faut imaginer le rayonnement comme composé de paquets d'énergie appelés photons L'effet photoélectrique L'énergie E d'un photon est dite discrète c'est-à-dire qu'elle ne peut prendre que certaines valeurs précise et proportionnel à la fréquence. E = hv = ћw = hc / λ h ћ 5. [...]

[...] Objectif : Connaître les fonctions optiques et k L'enregistrement de la réponse optique du matériau nécessite l'utilisation d'une instrumentation : Spectromètres Spectrophotomètres Les appareils doivent séparer les différentes longueurs d'onde avec plus ou moins grande précision = c'est le pouvoir de résolution. Les intensités lumineuses (nombre de photons reçu par seconde) doivent aussi être mesurées avec précision (photométrie), en fonction de l'application. On peut classifier les spectrométries selon le type de réponse que l'échantillon donne : transmission, réflexion, absorption. Selon le problème à traiter certaines méthode sont préférables à d'autres (par ex : la spectrométrie de transmission s'avère peu utile pour l'étude d'un matériau opaque). Aucune méthode spectroscopie ne permet d'extraire directement les fonctions optiques des mesures. [...]

[...] II ) Propriétés optiques des matériaux 1. Classification simplifiée des matériaux Relation étroite entre les propriétés électriques et optique des matériaux. Type de matériaux Propriétés électriques Propriétés optiques Exemples Contre exemples Ils existent en raison des propriétés électriques spécifiques de ces matériaux. ITO Transparent et conducteur Céramiques Opaque et isolant 2. Métaux Métal = maille ionique + plasma d'électron libre Les électrons quasi-libres peuvent occuper une continuité d'énergie possible Métaux Très conducteurs Opaque, réfléchissant Cu, Al, Fe, Au Semi-conducteur Peu conducteurs Semi-transparent Si, Ge, ZnS Isolant Isolant Transparent SiO2, diament Toutes les fréquences de lumière visible sont absorbées Opacité des métaux Les métaux absorbent fortement dans le domaine optique α (ou très élevés. [...]