FORCES D'OSCILLATEUR

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Nombre d'oscillateurs classiques ayant la même absorption qu'un atome réel dans un certain état.

Avant la théorie atomique de Bohr, les physiciens assimilèrent les atomes à des oscillateurs harmoniques. Cette théorie des oscillateurs, due à Lorentz, permet de traiter de façon complète l'interaction entre le rayonnement et les atomes. On trouve ainsi le coefficient d'absorption d'énergie d'un oscillateur plongé dans un champ de rayonnement k = πe2/mec, où me et e sont la masse et la charge de l'électron et c, la vitesse de la lumière.

Les lois de l'équilibre thermodynamique, et les relations simples liant les probabilités de transitions spontanées ou induites d'Einstein (Amn, Bmn, Bnm), permettent de calculer la densité de rayonnement absorbée par une population Nn d'atomes excités dans l'état n, soit Dnm = Nn . Bnmhvnm/c, où h est la constante de Planck, νnm fréquence de la transition n → m. Pour une densité N d'oscillateurs classiques, de fréquence νnm, on a Dnm = Nπe2/mec. Le rapprochement de ces deux formules fournit l'expression de la force d'oscillateur :fnm = N/Nn = [me ( hνnmnme2]Bnm.

Cette force d'oscillateur représente donc le nombre d'oscillateurs classiques qui ont la même action absorbante qu'un seul atome réel dans l'état n. On a fnm, en général, inférieure à 1. Connaître fnm, c'est connaître Bnm et par suite Amn (relations d'Einstein), donc pouvoir déduire de l'intensité d'une raie d'émission la population Nn du niveau de départ. Les forces d'oscillateur absolues connues actuellement proviennent de mesures expérimentales complexes ou de calculs de mécanique quantique. Souvent, pour les forces d'oscillateur correspondant aux raies d'éléments fortement ionisés, on se contente de forces relatives en comparant les intensités de raies d'un même multiplet et en utilisant des lois empiriques (lois de Thomas-Kuhn-Reiche, loi de Wigner et Kirkwood, loi de Burger-Dorgelo).

—  Pierre BELLAND

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Pierre BELLAND, « FORCES D'OSCILLATEUR », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 05 octobre 2018. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/forces-d-oscillateur/