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15.2. Interaction atome-rayonnement
la forme suggestive
(15.29)
L'expression permet de discuter les règles de sélection associées aux transitions dipolaires électriques : la nature vectorielle de l'opérateur de perturbation, jJ dans ( 15 .28)
ou r dans (15.29), nous montre que les moments orbitaux des deux états intial et
final doivent satisfaire tie = 0, ±1, où tie = e'Pf - e'Pi désigne la différence des moments orbitaux associés aux deux états. De plus puisque, l'opérateur de position (et
l'impulsion) est un opérateur impair, nous obtenons finalement
(15.30)
Une illustration de ces règles de sélection a été discutée lors de l'étude du spectre de
sodium (cf. figure 8.6).
1 5.2.2 Absorption et émission stimulée
En pratique 1' atome n' est jamais irradié par une onde strictement monochromatique,
mais soumis à un rayonnement ayant une certaine largeur spectrale tiw finie. Nous
notons v(w) la di stribution spectrale du rayonnement incident, reliée à l' intensité à
fréquence w comme v(w) = I(w)/ J dw' l(w' ). Le taux de probabilité de transition est
donnée par intégration de (15.16):
- If
ri--7f = t dwv(w)'Pi--7f(t)
~
2
: f dwv(w) IW1i1
2
~[o(t)(nw + nlùji) + oU\nw -1iWjï )] (15.31)
où Wfi ~ (E 1 - Ei)/n. Nous pouvons supposer le temps d'irradiation suffisamment
long, t » l /tiw, afin de remplacer les fonctions o(t)(E) par des distributions ô(E) de
D .
s· E E
b
1
d ' / . . =er m.stim .
rr (
)IW 1 2 C
irae. 1 i > f, nous o tenons e taux em1ss10n i-7 f
~ 2 n. 2 v Wif f i . e
taux est proportionnel à l'intensité lumineuse (à fréquence w = Wif) c'est pourquoi
on parle d'émission stimulée (par le champ électromagnétique). Si Ei < E 1 , nous
obtenons un taux d'absorption r;~f ~ 2 ~ 2 v(wfi) IW1d
2 . En utilisant (1 5.29), et en
supposant le vecteur de polarisation réel, nous aboutissons finalement à
(15.32)
Cette description semi-classique de l' interaction atome-rayonnement (le champ a été
décrit classiquement) montre qu'il y a donc équilibre entre absorption et émission
285
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ou r dans (15.29), nous montre que les moments orbitaux des deux états intial et
final doivent satisfaire tie = 0, ±1, où tie = e'Pf - e'Pi désigne la différence des moments orbitaux associés aux deux états. De plus puisque, l'opérateur de position (et
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(15.30)
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1 5.2.2 Absorption et émission stimulée
En pratique 1' atome n' est jamais irradié par une onde strictement monochromatique,
mais soumis à un rayonnement ayant une certaine largeur spectrale tiw finie. Nous
notons v(w) la di stribution spectrale du rayonnement incident, reliée à l' intensité à
fréquence w comme v(w) = I(w)/ J dw' l(w' ). Le taux de probabilité de transition est
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on parle d'émission stimulée (par le champ électromagnétique). Si Ei < E 1 , nous
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2 . En utilisant (1 5.29), et en
supposant le vecteur de polarisation réel, nous aboutissons finalement à
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Cette description semi-classique de l' interaction atome-rayonnement (le champ a été
décrit classiquement) montre qu'il y a donc équilibre entre absorption et émission
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