effet doppler

[invite0a7ae314]

Bonjour,
on peut lire sur la page française de Wikipédia "Largeur Doppler d'une raie spectrale" (deuxième phrase) que : "Du fait de l'agitation thermique des particules dans l'ampoule les contenant, l'effet Doppler change légèrement la fréquence d'absorption." Je ne suis pas sûr de comprendre.
Imaginons un gaz (corps pur) dont les molécules absorbent (au repos) une onde électromagnétique la longueur d'onde . Si j'envoie une onde électromagnétique parfaitement monochromatique de longueur d'onde sur mon gaz dont les molécules ont une certaine distribution de vitesse (de Maxwell par exemple), qu'est-ce que je vois sur le spectre d'absorption de la lumière en sortie du gaz ?
A) Un profil Doppler centré sur ?
B) Un pic de Dirac centré sur ?

La phrase de Wikipédia laisse penser à la A) mais j'aurais dit la B) étant donné que ce qui compte c'est la longueur d'onde perçu par les molécules donc peu importe la distribution des vitesses seules les molécules de vitesse nulle absorbent la longueur d'onde étant que les autres percoivent une longueur d'onde différente de

Merci pour vos réponses
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[Resartus]

Bonjour,

Si vous envoyez une fréquence lambda pure, c'est forcément elle qui sera absorbée (ou pas), puisque il n'y en a pas d'autre…

Pour mesurer un spectre d'absorption, il faut que le rayonnement reçu contienne toute une gamme de fréquences, assez large pour couvrir largement les zones où on veut faire des mesures, et si possible d'intensité à peu près constante dans cette gamme (ou sinon, on fait une mesure à vide pour trouver sa répartition)

Et l'agitation thermique fera que, dans cette gamme reçue, le corps mesuré va absorber, non seulement à la fréquence lambda, mais autour autour de cette fréquence, et le profil sera d'autant plus étroit que la température sera basse.
Et c'est exactement ce que dit wikipedia.

[invite0a7ae314]

Merci pour votre réponse,
je suis bien d'accord avec vous, quand ils disent "Du fait de l'agitation thermique des particules dans l'ampoule les contenant, l'effet Doppler change légèrement la fréquence d'absorption.", il faut comprendre par "fréquence d'absorption" , la fréquence parmi une gamme émise par la source qui peut être absorbée par les molécules dans le gaz dont la vitesse est telle que la fréquence reçue par ses molécules n'est plus mais (fréquence émise absorbée par les molécules au repos) par effet Doppler

Ma véritable incompréhension est la suivante, supposons une distribution maxwellienne des vitesses dans le gaz : tel que =nombre de particule à la vitesse entre et
Si je veux connaitre le nombre de particules qui absorbent la fréquence du spectre émis alors je dois connaitre la vitesse qui permet à ces molécules de percevoir la fréquence d'absorption au repos (fréquence émise absorbée par les molécules au repos). Pour cela on utilise le décalage doppler qui est avec la fréquence percue par la particule qui est animée de la vitesse et la fréquence émise. Il y'a une unique fréquence absorbée qui est . Je remplace donc dans la formule du décalage Doppler, la fréquence perçue par : ce qui nous permet d'obtenir la vitesse pour qu'une molécule absorbe la fréquence (mais qui est perçue ) : , d'où le nombre de molécules de gaz qui absorbent la fréquence est .
Je ne retrouve pas l'expression dans l'article Wikipédia "Doppler broadening" d'un profil gaussien, dans cet article la variable de la densité de probabilité est la fréquence (donc la fréquence perçue) et non pas (la variable émise)comme dans mes calculs (j'ai gardé les mêmes notations). Ce qui me parait pas logique car la fréquence perçue n'est pas une variable car il n'ya qu'une fréquence perçue absorbée qui est toujours .

Si quelqu'un a eu le courage de me lire et de me comprendre je l'en remercie d'avance.

[gts2]

Bonjour,

la page Wikipedia dit : "f is the observed frequency, f0 is the rest frequency", donc la variable est bien f et pas f0 qui est unique ().

Et vous avez noté f* la fréquence perçue unique et f0 la fréquence du faisceau, donc vous avez interverti les notations.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite0a7ae314]

Bonjour,

ah oui d'accord, du coup je ne suis pas sûr de comprendre la situation physique dans laquelle on peut voir l'élargissement Doppler, ici "observer" veut dire l'observateur et non pas la molécule comme je le pensais.
Faut-il comprendre qu'une fois la lumière absorbée elle est réémise et c'est cela qui est à l'origine de l'élargissement ?

[gts2]

Bonjour,

"observer" veut bien dire du point de vue de l'observateur.
Cela peut signifier deux choses, on allume une lampe et la lumière émise par la lampe (perçue par l'observateur) est soumise à un élargissement Doppler alors que du point de vue de chaque atome pris séparément, celui-ci émet une fréquence fixe.
Ou alors, on fait un spectre, on envoie de la lumière sur les atomes, et pour une fréquence donnée, seule une partie des atomes, à la bonne vitesse, absorbera cette fréquence.

[invite0a7ae314]

Dans le deuxième cas que vous évoquez, si on considère que la lampe et l'observateur sont fixes l'un par rapport alors la fréquence émise et la fréquence perçue par l'observateur est une seule et même chose sans équivoque possible. Par contre les molécules du gaz qui elles sont en mouvement par rapport à la source de lumière vont pouvoir absorber des fréquences dans le spectre émis autour de la fréquence normalement absorbée si elles étaient au repos, car leur vitesse leur fait percevoir ces fréquences qui sont autour comme si c'était la fréquence normalement absorbée si elles étaient au repos.
Ce que je ne comprends pas c'est pourquoi on utilise la formule du décalage Doppler de cette manière dans l'article Doppler Broadening car ce qui est à l'origine du décalage doppler c'est le mouvement des particules qui absorbent le spectre, c'est donc ces particules qui devraient jouer le rôle d'observateur, la personne qui regarde la lumière en sortie ne fait que récupérer une lumière absorbée...

[invite0a7ae314]

En fait dans l'article ils disent : "Likewise, when the emitter moves away, the frequency will be lowered. " ce qui veut dire que ce qui est à l'origine de l'émission de lumière est en mouvement par rapport à l'observateur ce qui n'est pas la situation physique que j'évoque dans mon précédent message. Mais l'article évoque aussi ça : "Doppler broadening can also be used to determine the velocity distribution of a gas given its absorption spectrum. In particular, this has been used to determine the velocity distribution of interstellar gas clouds " je ne sais pas si ce cas là correspond à votre second cas et ce que j'explique dans mon dernier message.

[gts2]

ce qui veut dire que ce qui est à l'origine de l'émission de lumière est en mouvement par rapport à l'observateur ce qui n'est pas la situation physique que j'évoque dans mon précédent message.

OK cela correspond à mon premier cas.

"Doppler broadening can also be used to determine the velocity distribution of a gas given its absorption spectrum." je ne sais pas si ce cas là correspond à votre second cas et ce que j'explique dans mon dernier message.

Cela correspond bien au deuxième cas.

Ce que je ne comprends pas c'est pourquoi on utilise la formule du décalage Doppler de cette manière dans l'article Doppler Broadening car ce qui est à l'origine du décalage Doppler c'est le mouvement des particules qui absorbent le spectre, c'est donc ces particules qui devraient jouer le rôle d'observateur, la personne qui regarde la lumière en sortie ne fait que récupérer une lumière absorbée.

Je ne vois pas trop le problème, l'observateur émet f1 qui est vu par certains atomes, à la bonne vitesse, comme f0 par effet Doppler, ils l'absorbent et en sortie, l'intensité a diminué en proportion des atomes qui ont la bonne vitesse.