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3E.2. SPECTROSCOPIE D’ABSORPTION SATURÉE
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et de déterminer avec une grande précision les énergies atomiques en utilisant la saturation
de l’absorption.
3E.2.2
Absorption saturée dans un gaz
a. Distribution maxwellienne des vitesses
Considérons un gaz constitué d’atomes à deux niveaux (niveau excité b, niveau fondamental a, Eb − Ea = }ω0 ). À l’équilibre thermique à la température T , les atomes sont,
dans leur immense majorité, dans le niveau fondamental. Ces atomes, de masse M, sont
animés de mouvements rectilignes uniformes dans le gaz et la probabilité que la composante vx de la vitesse d’un atome soit comprise entre vx et vx + dvx est déterminée par la
distribution de Maxwell-Boltzmann :
v2
1
f (vx ) = √ exp − x2
2v
v 2π
Ç
avec v =
q
kB T
M
å
(3E.4)
(vitesse quadratique moyenne à une dimension).
b. Excitation d’une classe de vitesse
Fig. 3E.2: Proportion d’atomes de vitessse donnée (« distribution de vitesse ») dans le niveau
fondamental a et dans le niveau excité b lorsque les atomes sont soumis à une onde incidente
progressive de pulsation ω se propageant selon Ox. La vitesse est déterminée par la condition
(3E.7).
Supposons que ces atomes interagissent avec une onde monochromatique incidente
R(r, t) = E cos(ωt − k · r)
(3E.5)
Un atome de vitesse v et décrivant une trajectoire
r = r0 + vt
(3E.6)