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Corriges 22 physique année scolaire Physique du laser Notes de cours mardi mars L'oscillateur à pont de Wien expérience de cours C Le système peut osciller pourvu que le gain de l'ampli cateur soit G L'oscillateur démarre dès que le gain dépasse les perte

physique année scolaire Physique du laser Notes de cours mardi mars L'oscillateur à pont de Wien expérience de cours C Le système peut osciller pourvu que le gain de l'ampli cateur soit G L'oscillateur démarre dès que le gain dépasse les pertes La saturation du gain phénomène non linéaire assure un fonctionnement stable de l'oscillateur à installer mardi mars en salle L Figure L'oscillateur à pont de Wien I- Les interactions entre la lumière et la matière Position du problème Système à deux niveaux s'y retrouver On s'intéressera à un système à deux niveaux d'énergie E et E E non dégénérés c'est-à-dire que le système est dans un seul état possible pour chacun de ces deux niveaux On notera N la population du niveau d'énergie E et N la population de celui d'énergie E La population totale N N N est constante spé PC page n Janson de Sailly Cphysique année scolaire Facteur de Boltzmann s'y retrouver À l'équilibre thermique à la température T en kelvin le rapport des populations des deux niveaux est donné par le facteur de Boltzmann N e e e E ??E kB T ? kB T h kB T N avec donc E ?? E ? h et la constante de Boltzmann kB ? ?? J K ?? et h ? ? ?? J s est la constante de Planck réduite Loi de Planck L'énergie est le produit de trois termes s'y retrouver ? l'énergie d'un photon h ? en J ? la densité d'états à la pulsation ? ? ? c en m ?? s ? le nombre moyen de photons dans un état de pulsation ? ? sans unités e kB T ?? La densité spectrale du rayonnement des photons est donnée par la loi de Planck du corps noir dans le cas de l'équilibre thermique ? uem ? ? c ? e kB T ?? la densité d'énergie étant eem ? ? uem ? d ? On pourra aussi utiliser la relation uem ? ? eem o? ? est le spectre du rayonnement ? ? ? d ? Le processus d'émission spontanée Diagramme énergétique de C l'émission spontanée La gure représente le processus d'émission spontanée animation E système dans un état excité E Figure Diagramme énergétique de l'émission spontanée spé PC page n Janson de Sailly Cphysique année scolaire Émission spontanée C dé nition Lors de l'émission spontanée le système passe du niveau d'énergie supérieure E au niveau d'énergie inférieure E en émettant un photon d'énergie h ? E ?? E La probabilité de l'émission spontanée est proportionnelle à la population du niveau d'énergie E dN dt ?? spo dN dt A N spo E avec A le coe cient d'Einstein relatif à l'émission spontanée Processus d'émission spontanée et cinétique d'ordre s'y retrouver On retrouve le même type de cinétique dite d'ordre en radioactivité ou encore en chimie Élargissement du spectre d'émission spontanée exercice E Montrer que le coe cient d'Einstein relatif à l'émission spontanée fait appara? tre un temps caracté- ristique