ABSORTION NON RESONANTE DE N=2 PHOTONS COLORESLINEAIREMENT ET ELLIPTIQUEMENT POLARISES

L’ionisation, qui peut être définie comme une modification du nuage électronique contenu dans un atome neutre ou rupture de liaison dans une molécule, aboutissant à la production d’ion, est un processus très utilisé, dans le but de tirer le maximum d’informations sur la structure de la matière. Divers mécanismes produisent l’ionisation : dans les gaz, le choc entre les molécules et les électrons (en particulier de rayon α ou β) ; le choc d’atomes et de molécules neutres dont l’énergie cinétique d’agitation thermique est suffisamment grande ; il y’a aussi l’interaction entre le rayonnement électromagnétique et la matière, encore appelée photo ionisation qui fait d’ailleurs l’objet de notre travail.

Nous avons choisi dans cette étude l’atome d’hydrogène par le fait qu’il est l’élément le plus simple de la classification périodique des éléments : un électron gravitant autour du noyau. A coté de la photo ionisation il existe le processus par lequel l’atome d’hydrogène peut absorber deux, trois ou plusieurs photons, et on parlera dans ce cas de multi photons ionisation. Dans le cas particulier où N=2 photons, les deux photons peuvent être linéairement polarisés, ou circulairement polarisés (Faye 2000 ;Faye et al 2003 ; Faye et al.2010) ou elliptiquement polarisés (Faye 2011).

Dans ce dernier cas il a été observé que l’atome pouvait avoir tantôt une préférence pour la gauche (selon que la polarisation est dans le sens trigonométrique) ou droite (si la polarisation est dans le sens des aiguilles d’une montre) (Faye 2011.). Ce phénomène est connu sous le nom de dichroïsme elliptique.

Cependant on peut encore noter des travaux antérieurs sur le dichroïsme, d’ailleurs il a été surprenant de l’observer pour la première fois dans la photo ionisation double de l’hélium dans son état fondamental (Viefhauset al.1996 ;Schwarzkopfet al.1993) et cela voudrait dire simplement que l’hélium avait des comportements chiraux. Ce dichroïsme circulaire avait été prédit par Berakdar et Klar(1992) et par Berakdaret al (1993), ils l’ont expliqué à partir d’un partage inégal de l’excès d’énergie entre les deux électrons ;et du fait que la direction de propagation du rayonnement incident n’est pas dans le même plan que celle des deux électrons éjectés.

En ce qui concerne le dichroïsme elliptique aussi des chercheurs y sont intéressés tels que Manakov et al.(1999),Fifirig et al.(2003) pour l’hydrogène et Dulieuet al (1995) pour les ions,après avoir l’observédans la distribution angulaire d’échantillon de gaz rares (Baskanskyet al.1988). C’est ainsi que de nombreux travaux ont été effectués allant dans ce sens, parmi lesquels on peut citer la donnée exacte des expressions de la distribution angulaire dans l’ionisation non résonante à N=2 photons de l’atome d’hydrogène (Fayeet al. 2003) suivi de l’apparition des termes isotropes et de l’effet de la polarisation de la lumière lors de la distribution angulaire multi photonique (Faye et al 2010) .

Récemment Sam(2007), a associé deux photons linéairement et circulairement polarisés, tandis que Thiam(2006) a utilisé le cas où les deux photons sont linéairement et elliptiquement polarisés, généralisant ainsi les travaux de Sam et le même phénomène de dichroïsme est observé. Et plus récemment encore, Richardson et al (2012) ont observé le dichroïsme en associant deux rayonnements linéairement polarisés où leurs directions forment un certain angle Concernant les travaux de Thiam, effectués à partir de l’état ns où n est le nombre quantique principale et s(l=0)le nombre quantique orbital,ledichroïsme est constitué par la partie imaginaire des termes d’interférence associés aux différents chemins quantiques menant aux états finals de nombre quantique orbital L.

La plupart des travaux concernant le dichroïsme ont porté sur l’état ns (Manakov et al.1999).Nous envisageons de prolonger ces travaux aux états np où n est toujours le nombre quantique principale et pnombre quantique orbital (l=1), dans ce cas, contrairement à l’état ns où nous avons deux chemins quantiques autorisés, nous relevons trois chemins quantiques pour le photo électron éjecté.

INTERACTION RAYONNEMENT- MATIERE 

On peut envisager l’étude des actions mutuelles des élémentsmatériels (Molécules,atomes,…) et des divers rayonnements en considérant ces derniers sous leurs aspects corpusculaires ou ondulatoires. Le premier point de vue est le plus ancien en ce qui concerne les rayonnements matériels (électrons, protons, hélions) et conduit à des problèmes de chocs. Le second s’applique aux rayonnements électromagnétiques ; mais il est indispensable de tenir compte de leurs structures corpusculaires (photons) lorsque la fréquence devient grande (rayons x et γ). Puisque tout ce travail repose sur l’interaction matière rayonnement, pour mieux le cerner examinons d’abord un phénomène tout à fait naturel qui résulte de cette interaction telle que la chiralité.

CHIRALITE

Certains objets sont identiques à leur image dans un miroir, àlaquelle ils peuvent être exactement superposés par la pensée, c’est l’exemple d’un carré, d’une tasse, ou d’un cercle. D’autres au contraire, ne sont pas identiques (superposables) à leur images dans un miroir ; C’est le cas d’un escargot(le sens d’enroulement de sa coquille est opposé), d’une main(l’image d’une main gauche est une main droite) ou du statut de la liberté (elle ne tient pas son flambeau dans la même main) Lorsqu’un objet n’est pas superposable à son image dans un plan, on dit qu’il est chirale (prononcez kiral du grec χεıρ (kheir) : main), ou encore qu’il possède la propriété de chiralité. Dans le cas contraire, il est achiral. Il est de même pour les objets particuliers que sont les molécules ; certaines sont chirales d’autres achirales.

On peut se limiter à constater qu’une molécule est achirale ou chirale, en observant qu’elle est, ou n’est pas, superposable à son image dans un miroir. Mais il est possible de relier la chiralité à certaines caractéristiques physiques internes des molécules, et de dégager des critères permettant de reconnaitre à priori si une molécule est chirale. En effet deux corps formés de molécules chirales encore appelés énantiomères manifestent des propriétés identiques, et sont indiscernables. Ils ont les mêmes constantes physiques (points de fusion et d’ébullition, masse volumique, indices de réfraction,…)et les mêmes spectres d’absorption. II existe un seul point sur lequel deux énantiomères se différencient toujours, et même s’opposent : « le pouvoir rotatoire ». Une substance chirale possède toujours une propriété particulière, que ne possède jamais les substances achirales, appelée activité optique ou encore pouvoir rotatoire : si elle est traversée par un faisceau de lumière polarisée plane elle provoque une rotation du plan de polarisation de cette lumière. Ce phénomène connu encore sous le nom de dichroïsme circulaire, et très utilisé par les expérimentateurs, se traduit par la présence d’un terme asymétrique dans la distribution angulaire.

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE I : INTERACTION RAYONNEMENT MATIERE
I-1Chiralité
I-2 Absorption non résonante de N=2photons elliptiquement polarisés :Etats np
I-2-1 Expression de la distribution angulaire
I-2-2 Expression du dichroïsme
CHAPITRE II : ABSORTION NON RESONANTE DE N=2 PHOTONS COLORESLINEAIREMENT ET ELLIPTIQUEMENT POLARISES
II-1 Etats ns
II-1-1 Expression de la distribution angulaire
II-1-2 Expression du Dichroïsme
II-2 Application à partir des états np
II-2-1 Expression des amplitudes de transition partielles
II-2-2 Expression de la distribution angulaire
II-2-3 Expression du Dichroïsme
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE

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