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15 • Transition sous l’action d’une perturbation
leur niveau d’énergie (figure 15.3). On obtient ainsi un faisceau de molécules qui sont
toutes dans un état de niveau supérieur |w A .
Jet de molécules
z
x
w A
w S
E 0
NH 3
E
L
w S
→
→
Figure 15.3
Cette opération, qui consiste à faire en sorte qu’un nombre important d’atomes ou
de molécules d’un système se trouvent dans un même état d’énergie supérieure par
rapport à un autre niveau de référence, est appelée inversion de population.
Le faisceau de molécules dans l’état |w A passe ensuite dans une cavité haute fréquence où un champ électrique oscillant
− →
E 0 , ajusté à la fréquence convenable :
n = (E A1 − E S1 )/h = 2A/h, va faire passer les molécules de l’état |w A à l’état
d’énergie inférieure |w S en émettant un rayonnement électromagnétique de fréquence n.
Le passage de l’état |w A à l’état |w S de toutes les molécules s’effectue durant un
laps de temps très court grâce au champ électrique
− →
E 0 qui « stimule » cette transition.
On dit que le rayonnement émis est une émission stimulée ou encore une émission
induite.
Si les molécules à l’état |w A avaient été stockées librement dans une enceinte
fermée et laissées à elles-mêmes, le passage à l’état |w S de certaines molécules aurait
lieu spontanément avec émission d’un rayonnement de fréquence n, c’est l’émission
spontanée, mais le nombre de transitions par unité de temps serait bien inférieur à
celui de l’émission stimulée. La technique d’émission induite permet donc d’obtenir
un rayonnement intense durant un temps très bref.
15.4.2 Inversion de population
Partant de cette expérience sur le maser à ammoniac, C. Townes et A. Schawlow
prévirent la possibilité d’amplifier des ondes lumineuses et de réaliser des lasers
(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation).
Les deux principales étapes du maser à ammoniac, inversion de population et
émission stimulée, se retrouvent dans tous les lasers. Cependant l’inversion de population des atomes ou des molécules d’un gaz ou d’un solide est réalisée pour les
lasers par des techniques très différentes de celle du maser à ammoniac.
15 • Transition sous l’action d’une perturbation
leur niveau d’énergie (figure 15.3). On obtient ainsi un faisceau de molécules qui sont
toutes dans un état de niveau supérieur |w A .
Jet de molécules
z
x
w A
w S
E 0
NH 3
E
L
w S
→
→
Figure 15.3
Cette opération, qui consiste à faire en sorte qu’un nombre important d’atomes ou
de molécules d’un système se trouvent dans un même état d’énergie supérieure par
rapport à un autre niveau de référence, est appelée inversion de population.
Le faisceau de molécules dans l’état |w A passe ensuite dans une cavité haute fréquence où un champ électrique oscillant
− →
E 0 , ajusté à la fréquence convenable :
n = (E A1 − E S1 )/h = 2A/h, va faire passer les molécules de l’état |w A à l’état
d’énergie inférieure |w S en émettant un rayonnement électromagnétique de fréquence n.
Le passage de l’état |w A à l’état |w S de toutes les molécules s’effectue durant un
laps de temps très court grâce au champ électrique
− →
E 0 qui « stimule » cette transition.
On dit que le rayonnement émis est une émission stimulée ou encore une émission
induite.
Si les molécules à l’état |w A avaient été stockées librement dans une enceinte
fermée et laissées à elles-mêmes, le passage à l’état |w S de certaines molécules aurait
lieu spontanément avec émission d’un rayonnement de fréquence n, c’est l’émission
spontanée, mais le nombre de transitions par unité de temps serait bien inférieur à
celui de l’émission stimulée. La technique d’émission induite permet donc d’obtenir
un rayonnement intense durant un temps très bref.
15.4.2 Inversion de population
Partant de cette expérience sur le maser à ammoniac, C. Townes et A. Schawlow
prévirent la possibilité d’amplifier des ondes lumineuses et de réaliser des lasers
(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation).
Les deux principales étapes du maser à ammoniac, inversion de population et
émission stimulée, se retrouvent dans tous les lasers. Cependant l’inversion de population des atomes ou des molécules d’un gaz ou d’un solide est réalisée pour les
lasers par des techniques très différentes de celle du maser à ammoniac.