La spectroscopie dans le domaine temporel

La spectroscopie réalisée avec le rayonnement visible ou infrarouge implique des longueurs d'onde de ¹⁰¹² à ¹⁰¹⁵ Hz. Les phototransducteurs (instruments qui convertissent la lumière en informations lisibles par un ordinateur) ne peuvent pas effectuer des mesures aussi rapidement. Il faut donc trouver un moyen de transformer ces signaux à haute fréquence en signaux à basse fréquence. Pour la spectroscopie optique (telle que la spectroscopie infrarouge), la manière la plus courante de le faire est d'utiliser un interféromètre de Michelson.

La lumière monochromatique qui traverse un interféromètre de Michelson est divisée en deux faisceaux par un séparateur de faisceau. Ces faisceaux se déplacent vers des miroirs, se réfléchissent, puis se recombinent au niveau du séparateur de faisceaux. L'un des miroirs peut être déplacé. Si les deux miroirs sont à la même distance l'un de l'autre, ils se rencontrent au niveau du séparateur de faisceau en phase et présentent une interférence constructive. Lorsque l'un des miroirs est déplacé, les faisceaux deviennent légèrement plus déphasés. Lorsque le miroir mobile s'est déplacé d'une distance égale à ¼ de la longueur d'onde de la lumière, la distance supplémentaire qu'il parcourt est ½ de la longueur d'onde de la lumière. Cela signifie que lorsque les deux faisceaux se combinent au niveau du séparateur de faisceaux, ils interfèrent de manière destructrice. Donc, en déplaçant le miroir d'une distance totale de ½ la longueur d'onde de la lumière, les spectres montreront un cycle complet. On pourrait alors tracer la puissance du rayonnement en fonction de la distance parcourue par le miroir mobile. Cependant, en connaissant la vitesse du miroir mobile, la puissance de rayonnement peut être tracée en fonction du temps.

La plupart des expériences de spectroscopie dans le domaine temporel impliquent un rayonnement à large bande (rayonnement qui consiste en une large gamme de longueurs d'onde).

La spectroscopie dans le domaine temporel est très souvent utilisée en spectroscopie infrarouge (FT-IR) et en spectroscopie RMN (FT-NMR). Elle présente plusieurs avantages par rapport à la spectroscopie dans le domaine des fréquences. Dans les expériences dans le domaine des fréquences, chaque longueur d'onde doit être mesurée une à la fois. Cela signifie que les balayages peuvent prendre plusieurs minutes. Une seule expérience dans le domaine temporel ne prend pas plus d'une minute. En général, cela ne prend que quelques secondes. Cela signifie que de nombreux balayages peuvent être effectués pour un échantillon donné, et que l'on peut faire la moyenne des balayages. Ainsi, non seulement l'expérience dans le domaine temporel est plus rapide, mais elle peut aussi avoir un meilleur rapport signal/bruit.