Largeur Doppler d'une raie spectrale
- Largeur Doppler d'une raie spectrale
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En optique, la lumière peut être absorbée (ou émise) par un atome , une molécule ou un système confiné sous forme de raie d'absorption dans le spectre électromagnétique, de fréquence ν0 = c / λ.
Du fait de l'agitation thermique des particules dans l'ampoule les contenant, l'effet Doppler change légèrement la fréquence d'absorption.
Le profil de la raie, du fait de la loi de distribution des vitesses de Maxwell est une gaussienne, centrée sur la fréquence ν0 , d'écart-type:
où m est la masse de la particule et c la célérité de la lumière.
Utilisation
- cette formule permet de fabriquer des thermomètres qui expriment la température en hertz, avec une précision assez fine (10-4); la précision ultime (10-6) est recherchée pour déterminer la constante de Boltzmann.
- inversement, cette largeur peut être abolie par un système d'absorption à deux photons : il ne reste alors que le profil lorentzien de largeur naturelle, beaucoup plus étroit (méthode mise au point en France par l'équipe Cagnac (LKB)).
- si on cherche la précision , il faut "convoluer" la gaussienne et la lorentzienne : ce profil s'appelle le profil de Voigt. Observer ce profil reste malgré tout une performance.
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