Pompage optique

La technique du «pompage optique», élaborée en 1950, valut à Alfred Kastler le prix Nobel de physique en 1966. Cette technique sert à modifier les états des atomes avec une irradiation lumineuse polarisée.



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Physique quantique - Laser

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  • Le pompage optique est un procédé qui sert à changer d'une manière appréciable... relatives aux niveaux d'énergie des atomes (cf. optique QUANTIQUE), ... (source : universalis)
  • Mais seuls les atomes ayant un certain niveau d'énergie (sur le schéma, ... Ce tri par pompage optique est peu utilisé dans les horloges atomiques à césium, ... (source : books.google)
  • Il en résulte que la méthode du pompage optique est la base du .... comme dans [ 13], les états propres suivants, de l'énergie d'un atome : où 1 est le spin... (source : numdam)

La technique du «pompage optique», élaborée en 1950, valut à Alfred Kastler le prix Nobel de physique en 1966. Cette technique sert à modifier les états des atomes avec une irradiation lumineuse polarisée.

Les états atomiques se distinguent selon l'énergie emmagasinée par l'atome ; on les représente sur une échelle d'énergie, où les niveaux de faible énergie sont en bas de l'échelle, alors que les niveaux de grande énergie sont dans le haut. L'état d'une vapeur atomique peut être représenté par la proportion ou le nombre d'atomes occupant chacun des niveaux de cette échelle (on dit toujours la population de chaque niveau).

Selon sa polarisation, la lumière sert à modifier les états atomiques vers les basses énergies, ou bien vers les hautes énergies. Dans ce second cas, les atomes représentés sur l'échelle d'énergie deviennent progressivement plus nombreux dans les hautes énergies. Dans cette représentation, le processus de pompage peut être comparé à une pompe ordinaire, qui élève les molécules d'eau d'une canalisation basse vers un réservoir haut positionné (au sommet d'un chateau d'eau par exemple). La lumière polarisée joue le rôle d'une "pompe" à atomes dans l'échelle des niveaux d'énergie.

Dans une population d'atomes en équilibre thermique, ce sont les niveaux d'énergies les plus bas qui sont les plus peuplés. Quand un processus de "pompage" produit un peuplement majoritaire d'atomes de hautes énergies, on dit qu'on a réalisé une «inversion de populations». "L'inversion de populations" joue un rôle essentiel dans le fonctionnement des laser. Le pompage optique, par illumination avec un faisceau particulièrement intense, est une technique employée par exemple dans les laser à rubis, où le pompage optique est réalisé grâce à un tube à décharge. Les inversions de populations peuvent être réalisées par d'autres processus, découverts ensuite, et pour lesquels on a gardé le terme de "pompage", proposé originellement par le professeur Kastler.

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