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Physique quantique : Fondements
χ −
2
χ +
0 cos
fentes collimatrices
Fig. 5.15 – Maser à ammoniac.
exemple, qu’au temps t =0, la molécule se trouve dans l’état |χ −
15
d’énergie
(E 0 + A). Pour calculer la probabilité p ± de trouver au temps t la molécule
dans l’état |χ ± , il suffit de transposer (5.37)
p − (t)=||χ − |ϕ(t)|
2 = |c − (t)|
2 =cos
2
ω 1 t
2
p + (t)=||χ + |ϕ(t)|
2 = |c + (t)|
2 =sin
2
ω 1 t
2
(5.61)
La molécule passe de l’état |χ − à l’état |χ + avec une fréquence angulaire
ω 1 /2=dE 0 /(2).
Après avoir mis la molécule dans l’état |χ − grâce au filtrage décrit dans la
sous-section précédente, on la fait passer dans une cavité où règne un champ
oscillant à la fréquence de résonance (figure 5.15). La molécule franchit la
cavité en un temps T ; si ce temps est ajusté de sorte que
d E 0 T
2
=
π
2
àl as o r t i ed el ac a v i t ét o u t e sl e sm o lécules sont passées dans l’état |χ + .
Par conservation de l’énergie, les molécules fournissent de l’énergie au champ
électromagnétique : ce processus est appelé émission stimulée (ou induite).
Si les molécules s’étaient trouvées dans l’état |χ + , elles auraient absorbé de
l’énergie en l’empruntant au champ électromagnétique pour passer dans l’état
|χ − , processus appelé absorption stimulée.
Le processus d’émission stimulée est un processus susceptible d’amplifier un champ électromagnétique, pourvu que l’on soit capable de produire
les molécules dans un état excité, c’est-à-dire d’obtenir une inversion de po15. Dans le cas de la RMN, on fait passer le spin de l’état d’énergie la plus basse vers
celui d’énergie la plus haute, alors que pour l’application au maser, nous nous intéressons
à la situation inverse.
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