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.
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[modifier] Utilisation
- cette formule permet de fabriquer des thermomètres qui expriment la température en Hertz , avec une précision assez fine ( 1E-4); la précision ultime ( 1E-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.
