Transitions de radiofréquence à deux quanta et effet Raman

Bernd Crasemann

Ali Javan

Tout système justiciable de la mécanique quantique qui peut devenir le siège de transitions radiatives entre deux niveaux d'énergie peut donner lieu à des transitions à plusieurs quanta si, en plus, l'un au moins des deux niveaux d'énergie possède un moment dipolaire électrique ou magnétique de valeur moyenne finie. On peut tirer parti de cet effet pour produire une émission induite de puissance hertzienne avec une distribution de population normale de température absolue positive. Ce processus est analogue à une diffusion Raman cohérente où deux quanta électromagnétiques interviennent dans la transition, l'un des photons étant absorbé, l'autre étant émis. C'est ainsi qu'on peut obtenir une émission stimulée à une fréquence ω par un système à deux niveaux de séparation énergétique ħ ω0 en appliquant au système un champ de rayonnement de fréquence ω' = ω0 + ω, ω' étant ainsi supérieur à ω0. Si la puissance appliquée à la fréquence ω' est distribuée sur un intervalle de fréquence plus large que la largeur naturelle des niveaux, cette distribution de fréquence détermine la largeur et la forme de la radiation émise ω. Le cas particulier d'un système de spin 1/2 sera traité en détail pour obtenir les expressions de la susceptibilité induite à la fréquence d'amplification ω et pour discuter le facteur de bruit du à l'émission spontanée. On discute l'application à l'effet maser dans des ferrites, dans molécules et dans d'autres systèmes physiques. Cet effet peut aussi être utilisé en spectroscopie en vue d'étudier en détail la forme de raie d'une transition optique en induisant une transition multiple de ce type par application simultanée d'une fréquence optique et d'une fréquence hertzienne.

Karl Grob

S. Haroche

La Spectroscopie Hertzienne est un domaine de la Physique Atomique dont le développement a été très important au cours des dernières années : la résonance magnétique électronique et nucléaire, la double résonance, les transitions à plusieurs quanta, l'effet Autler-Townes, les nouvelles résonances magnétiques de cohérence, etc., constituent autant d’effets ayant donné lieu à des études et des applications multiples.

Panchanon Das

C. Besset, J. J. Horowitz, Albert Messiah +1 more

Nous considérons l'effet sur un ensemble de systèmes quantiques à N niveaux inégalement peuplés, d'une radiofréquence perturbatrice appliquée pendant un temps limité, susceptible d'induire des transitions entre niveaux immédiatement voisins. En plus des résonances ordinaires correspondant à l'égalisation des populations de deux niveaux voisins que prévoit une théorie simple mettant en jeu l'interaction des deux niveaux avec le champ de radiofréquence sans tenir compte de l'existence des autres niveaux, la théorie complète prévoit toute une série de résonances plus fines. Ces prévisions sont en accord avec les résultats obtenus par Brossel, Cagnac et Kastler dans leurs expériences de résonance magnétique sur un jet d'atomes orientés optiquement.