Zalfa NOUR Modélisation de l'adsorption des molécules à fort ...

CHAPITRE 3. NOTIONS FONDAMENTALES SUR LA SPECTROSCOPIEINFRAROUGE ET LE PHENOMENE D’ADSORPTIONEn conséquence de cette équation, l’oscillateur harmonique,comme le rotateur rigide, ne peut avoir que des niveauxd’énergies bien déterminées qui dépendent de la valeur de n.En revanche, et contrairement au rotateur rigide, ces niveauxd’énergie sont équidistantes de h. Cet espacement régulierentre les niveaux d’énergie est une propriété propre aupotentiel quadratique de l’oscillateur harmonique. D’autrepart, on peut remarquer, contrairement au rotateur rigide, quel’énergie de l’état fondamentale, correspondant à n = 0, estégale àhet n’est donc pas nulle. Cette énergie est appelée2énergie de point zéro, ou Zero Point Energie (ZPE) enanglais, de l’oscillateur harmonique. Elle est une conséquenceFigure 6. La courbe d’énergiepotentielle et les trois premiersniveaux d’énergie de l’oscillateurharmonique.directe du Principe d’Incertitude. En effet, l’énergie de l’oscillateur harmonique peut êtreécrite sous la forme2p 212kx2; Donc, une énergie nulle impliquerait à la fois que p et x, ouplus précisément que les valeurs attendues deviole le Principe d’Incertitude.2 ˆP et2 ˆX soient simultanément nulles, ce quiLa règle de sélection des transitions vibrationnels de l’oscillateur harmonique estsimilaire à celle du rotateur rigide, ne permettant que les transitions entre deux niveauxvibrationnels adjacents: n 1. La fréquence correspondant à la transition d’un niveauvibrationnelle à un autre est doncE n ; donchn12kÉquation 26Ceci montre que l’interaction entre la radiation et la matière aura lieu quand la fréquence deradiation est égale à la fréquence de la vibration moléculaire. Le quanta absorbé reste le mêmequelque soit les niveaux vibrationnels impliqués dans la transition. Pour cela, le spectrevibrationnel d’une molécule diatomique considéré comme un oscillateur harmonique possèdeune seule bande intense, en contradiction avec le spectre rotationnel constitué de plusieursraies toujours équidistantes.91