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Journal de physique

Modification de la matrice polarisation d'un faisceau lumineux lors de la traversée d'une vapeur atomique soumise au pompage optique (1er partie)

Claude N. Cohen-Tannoudji, Franck Laloë

Published Jan 1, 1967• 0 citations
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On étudie la propagation d'un faisceau lumineux dans une vapeur où les atomes subissent une résonance magnétique et sont décrits dans l'état fondamental par une matrice densité quelconque σf(r, t), dépendant éventuellement de r. La polarisation de l'onde électromagnétique est caractérisée par une matrice π d'ordre deux dont on rappelle la définition et quelques propriétés. On calcule la différence πT — π I entre la polarisation du faisceau transmis et celle du faisceau incident. On trouve qu'en général πT — πI dépend non seulement des « populations » des sous-niveaux de l'état fondamental, mais encore des « cohérences hertziennes » entre ces sous-niveaux. Dans un second article, les formules générales obtenues seront appliquées à un certain nombre de cas particuliers intéressants.

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Journal de physique•Jan 1, 1969•10 citations
On étudie la propagation d'un faisceau lumineux dans une vapeur où les atomes subissent une résonance magnétique et sont décrits dans l'état fondamental par une matrice densité quelconque σf(r, t), dépendant éventuellement de r. La polarisation de l'onde électromagnétique est caractérisée par une matrice π d'ordre deux dont on rappelle la définition et quelques propriétés. On calcule la différence πT — π I entre la polarisation du faisceau transmis et celle du faisceau incident. On trouve qu'en général πT — πI dépend non seulement des « populations » des sous-niveaux de l'état fondamental, mais encore des « cohérences hertziennes » entre ces sous-niveaux. Dans un second article, les formules générales obtenues seront appliquées à un certain nombre de cas particuliers intéressants.
Les formules générales obtenues dans un précédent article sont appliquées à un certain nombre de cas particuliers : isotopes impairs et isotopes pairs du mercure, alcalins. Dans le cas des isotopes impairs du mercure, on souligne l'analogie étroite entre l'équation qui donne la modification de polarisation lumineuse et celle qui décrit l'évolution de la matrice densité atomique σf. On étudie de façon détaillée le lien qui existe entre les propriétés de symétrie de σf et les « polarisations principales » de la vapeur. Dans le cas des isotopes pairs du mercure, on étudie l'effet d'un champ statique et d'un champ de radiofréquence sur la lumière transmise. Enfin, dans le cas des alcalins, on met en évidence des effets nouveaux liés à l'existence de « cohérences hyperfines ».
On étudie dans cet article le lien qui existe entre l'anisotropie des propriétés optiques d'une vapeur atomique et les propriétés angulaires des atomes dans l'état fondamental. La direction du faisceau lumineux qui se propage dans la vapeur, ainsi que l'orientation et l'alignement des atomes sont quelconques ; l'influence de chaque observable de l'état fondamental est discutée de manière détaillée à partir d'un modèle géométrique. Ce dernier fait intervenir d'une manière qui est précisée au cours de l'article un vecteur pour caractériser l'orientation, un ellipsoïde pour l'alignement. On retrouve ainsi un certain nombre de prévisions théoriques établies de manière différente dans un précédent article.