Élargissement homogène - Homogeneous broadening
L'élargissement homogène est un type d' élargissement du spectre d'émission dans lequel tous les atomes rayonnant à partir d'un niveau spécifique considéré rayonnent avec des chances égales. Si un émetteur optique (par exemple un atome) présente un élargissement homogène, sa largeur de raie spectrale est sa largeur de raie naturelle, avec un profil lorentzien .
Élargissement des systèmes laser
L'élargissement de la physique des lasers est un phénomène physique qui affecte la forme de la ligne spectroscopique du profil d'émission laser. L'émission laser est due à la relaxation (excitation et subséquente) d'un système quantique (atome, molécule, ion, etc.) entre un état excité (plus élevé en énergie) et un état inférieur. Ces états peuvent être considérés comme les états propres de l'opérateur énergétique. La différence d'énergie entre ces états est proportionnelle à la fréquence / longueur d'onde du photon émis. Cette différence d'énergie étant fluctuante, alors la fréquence / longueur d'onde de «l'émission macroscopique» (le faisceau) aura une certaine largeur (c'est-à-dire qu'elle sera «élargie» par rapport à l'émission «idéale» parfaitement monochromatique).
Selon la nature de la fluctuation, il peut y avoir deux types d'élargissement. Si la fluctuation de la fréquence / longueur d'onde est due à un phénomène qui est le même pour chaque émetteur quantique, il y a élargissement homogène, tandis que si chaque émetteur quantique a un type de fluctuation différent, l'élargissement est inhomogène .
Des exemples de situations où la fluctuation est la même pour chaque système (élargissement homogène) sont l'élargissement naturel ou de durée de vie , et l' élargissement de collision ou de pression . Dans ces cas, chaque système est affecté «en moyenne» de la même manière (par exemple par les collisions dues à la pression).
La situation la plus fréquente dans les systèmes à l'état solide où la fluctuation est différente pour chaque système ( élargissement inhomogène ) est lorsque, en raison de la présence de dopants , le champ électrique local est différent pour chaque émetteur, et donc l' effet Stark change les niveaux d'énergie dans un manière non homogène. La raie d'émission élargie homogène aura un profil lorentzien (c'est-à-dire sera mieux ajustée par une fonction lorentzienne), tandis que l'émission élargie de manière non homogène aura un profil gaussien . Un ou plusieurs phénomènes peuvent être présents en même temps, mais si l'on a une fluctuation plus large, ce sera celui qui sera responsable du caractère de l'élargissement.
Ces effets ne sont pas limités aux systèmes laser, ni même à la spectroscopie optique. Ils sont également pertinents en résonance magnétique , où la gamme de fréquences est dans la région des radiofréquences pour la RMN , et on peut également se référer à ces effets en EPR où la forme de la ligne est observée à une fréquence fixe ( micro-ondes ) et dans une plage de champ magnétique .
Semi-conducteurs
Dans un semi - conducteur , si toutes les oscillations ont la même fréquence propre et que l'élargissement dans la partie imaginaire de la fonction diélectrique ne résulte que d'un amortissement fini , le système est dit élargi de manière homogène , et a un profil lorentzien . Cependant, si le système contient de nombreux oscillateurs avec des fréquences légèrement différentes , alors le système est élargi de manière non homogène .
