Quelques suggestions concernant la production optique et la détection optique d'une inégalité de population des niveaux de quantifigation spatiale des atomes. Application à l'expérience de Stern et Gerlach et à la résonance magnétique

1 ° En eclairant les atomes d'un gaz ou d'un faisceau atomique par des radiations de ' resonance orientees (faisceau lumineux ayant une direction determinee) et convenablement polarisees, . il est possible --- lorsque ces atomes au niveau fondamental sont paramagnetiques (nombres quantiques J # o ou F # o) - d'obtenir un peuplement inegal des divers sous-niveauxm qui caracterisent la quantification spatiale ou magnetique du niveau fondamental. Une evaluation grossiere montre qu'avec les moyens d'irradiation actuels, cette dissymetrie de population peut devenir fortimportante. Il resulte de l'examen des probabilites de passage des transitions Zeeman 1t et a que l'illumination en lumiere naturelle ou en lumiere polarisee rectilignement permet de concentrer les atomes suivant les cas, soit vers les sous-niveaux m du_ milieu (m = o), soit, au contraire, vers les sous-niveaux exterieurs- ( m maximum). L'emploi de lumiere polarisee circulairement permet de creer une dissymetrie de population entre les niveaux m negatifs et les niveaux m positifs, le sens de cette dissymetrie pouvant etre inverse en inversant le sens de polarisation circulaire de la lumiere incidente. Cette creation de dissymetrie peut s'obtenir soit en l'absence de champ exterieur, soit en presence d'un champ magnetique ou d'un champ electrique. En presence d'un champ exterieur les divers sous-niveaux m (dans le cas d'un champ magnetique) ou m ) (dans le cas d'un champ electrioue) sont energetiquement distincts, et la creation d'une dissymetrie de population par le procede optique correspond a une augmentation ou a une diminution de la « temperature de spin ». 2° Une dissymetrie de population des sous-niveaux m de l'etat fondamental peut etre detectee optiquement par l'examen de l'intensite et de la polarisation des radiations de resonance optique. L'emploi de recepteurs photoelectriques et l'utilisation d'une technique de modulation permettent une detection commode et sensible. 3° L'examen optique des diverses branches en lesquelles se divise un pinceau atomique dans l'experience de Stern et Gerlach permet le controle du niveau quantique m des atomes de chacune de ces branches. Cette methode optique permet d'etendre l'analyse magnetique des atomes dans l'experience de Stern et Gerlach a l'etude des niveaux excites metastables. 4° Dans les experiences de resonance magnetique, les transitions induites par le champ magnetique oscillant de radiofrequence tendent a detruire l'inegalite de population des niveaux m. L'etude de la resonance magnetique des atomes d'un faisceau atomique peut donc se faire en remplacant les champs magnetiques non uniformes du dispositif de Rabi, l'un par un producteur optique de dissymetrie qui precede le dispositif de resonance magnetique, l'autre par un detecteur optique de dissymetrie a la sortie du resonateur. La methode optique permet d'etendre l'etude de la resonance magnetique a des niveaux metastables. Cette methode permet d'etudier les transitions entre niveaux hyperfins dans un champ nul, les effets Zeeman hyperfins dans des champs faibles et les effets Paschen-Back hyperfins dans des champs forts. Grâce a la connexion entre l'effet Zeeman hyperfin et l'effet Paschen'Back hyperfin on peut ainsi analyser'optiquement la resonance nucleaire pure dans des champs qui decouplent les vecteurs t7 et l. Enfin, l'etude de l'effet Stark d'un niveau atomique par la methode de resonance peut egalement se faire optiquement. Le procede d'etude optique d'un faisceau atomique permet l'emploi de faisceaux larges et a contours assez mal definis. L'appareillage a realiser pour cette etude est donc simple et peu couteux. . 5° La sensibilite de la detection du phenomene de resonance magnetique par les procedes radioelectriques d'induction ou d'absorption est limitee par la faible valeur du facteur — qui regit la dissymetrie naturelle de population des niveaux m. Ceci necessite l'utilisation de matiere sous forte concentration a Fetât de solide, de liquide ou de gaz comprime. En creant par irradiation de la cuve de resonance magnetique une dissymetrie artificielle des niveaux m on peut rendre les gaz ou vapeurs sous faible pression accessibles a ces procedes de detection. Il est interessant egalement d'etudier , Faction que peut avoir une irradiation sur l'intensite de la resonance magnetique de cristaux contenant des ions paramagnetiques absorbants et fluorescents.