Refroidissement laser

[invitecd2beb0d]

Bonjour à tous, j'ai une petite question à vous poser sur le refroidissement laser, j'ai cru comprendre ça, dite-moi si je me trompe: Ça consiste à irradier des atomes avec un rayonnement électromagnétique monochrome dont la fréquence est légèrement inférieur à la fréquence maximum d'une raie d'absorption de l'élément que l'on souhaite refroidir, la différence d'énergie entre le photon émis et le photon absorber correspond à la perte d'énergie cinétique donc de chaleur. Voilà, si j'ai pas dit de bêtise, je voudrais vous demander quel rapport de fréquence utilise-t'on, combien de fois la fréquence du rayon absorbé est inférieur à celle de celui qui est ré-émis ?

Merci
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[invitea3eb043e]

Tout cela est basé sur l'effet Doppler : un atome qui va vers la source voit une fréquence un peu plus forte, il l'absorbe si sa vraie fréquence est un peu plus faible que la résonance. Alors il réémet dans tous les sens à sa résonance, le bilan est négatif, l'atome perd de l'énergie cinétique par le recul.
L'effet Doppler induit une variation relative de fréquence v/c où v est la vitesse de l'atome et c celle de la lumière. v est de l'ordre de quelques km/s (comparable à la vitesse du son) et donc ca fait une variation de l'ordre de 10^-5. Il a fallu attendre de disposer de lasers assez monochromatiques et ajustables pour réaliser cela.

[invitecd2beb0d]

Merci Jeanpaul pour ces informations , en parlant de vitesse de l'atome, comment peut-on calculer une approximation de la vitesse moyenne des atomes en fonction de la température ?

[invitea3eb043e]

Facile, on dit que leur énergie cinétique vaut 1/2 k T par degré de liberté, soit 3/2 kT pour les 3 directions xyz. k est la constante de Boltzmann, soit R/N avec R constante des gaz parfaits et N nombre d'Avogadro. Pour l'effet Doppler, on ne considère que la vitesse selon la direction du faisceau donc 1/2 M/N v² = 1/2 R/N T avec M masse atomique..
La vitesse dépendra donc de la température et de la masse atomique. Ce n'est pas un hasard si elle est proche de la vitesse du son.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitecd2beb0d]

Et merci pour la deuxième réponse ^^

[invitecd2beb0d]

Et en fait, j'y pense, le refroidissement, on le doit plus au freinage (apporter par la pression de radiation qui agit de préférence à sens contraire du déplacement de l'atome) ou est-ce qu'on doit le refroidissement à la différence d'énergie entre le photon absorbé et le photon ré émis ?

A moins que l'effet change aussi l'énergie "perçue" par l'atome se rapprochant, mais ça me parait aller à l'encontre du principe de conservation ?

Merci d'avance pour vos réponses.

[mariposa]

Et en fait, j'y pense, le refroidissement, on le doit plus au freinage (apporter par la pression de radiation qui agit de préférence à sens contraire du déplacement de l'atome) ou est-ce qu'on doit le refroidissement à la différence d'énergie entre le photon absorbé et le photon ré émis ?

A moins que l'effet change aussi l'énergie "perçue" par l'atome se rapprochant, mais ça me parait aller à l'encontre du principe de conservation ?

Merci d'avance pour vos réponses.

Bonjour,

La température à l'échelle microscopique c'est pour des particules indépendantes 1/2.m.<v2> avec la moyenne des carrés des vitesses. Avec les lasers on ralentit les atomes et donc on diminue la température.

[invitea3eb043e]

Et en fait, j'y pense, le refroidissement, on le doit plus au freinage (apporter par la pression de radiation qui agit de préférence à sens contraire du déplacement de l'atome) ou est-ce qu'on doit le refroidissement à la différence d'énergie entre le photon absorbé et le photon ré émis ?

A moins que l'effet change aussi l'énergie "perçue" par l'atome se rapprochant, mais ça me parait aller à l'encontre du principe de conservation ?

Merci d'avance pour vos réponses.

On peut dire que l'énergie et le rayonnement d'un atome est de la pression de radiation mais ne pas oublier qu'à l'émission l'atome va reculer.
Si on applique de la pression de radiation sur des atomes qui s'en vont, on va les accélérer, l'idée est de n'appliquer la pression que sur des atomes qui s'approchent afin de les ralentir et pour cela, on utilise l'effet Doppler.

[invitecd2beb0d]

Merci bien

[invitecd2beb0d]

Et je revient dessus pour une nouvelle question.

Où se retrouve l'énergie prélevée à la température des atomes ?
Avec le principe de conservation, si on fait perdre de l'énergie cinétique à une particule, on doit pouvoir retrouver cette énergie quelque part ?

[invitea3eb043e]

Les photons réémis par les atomes sont à la fréquence propre de l'atome, donc un peu plus élevée que la lumière incidente et c'est là que part l'énergie.

[invitecd2beb0d]

Parfait ! Merci beaucoup