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Mathématiques pour le traitement et l'analyse des images binairesArticle de référence | Réf : AF3270 v1
Auteur(s) : Jean-Pierre PRENEL
Date de publication : 10 janv. 1999
Relu et validé le 30 juil. 2015
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2.1 Équilibre thermique d’une population d’atomes
L’obligation de raisonner sur une population d’atomes ou de molécules impose d’envisager l’équilibre thermodynamique d’un tel ensemble. Dès 1917, A. Einstein, après avoir modélisé les phénomènes d’absorption et d’émission, a cherché à corréler ses hypothèses 1.2 avec l’incontournable loi statistique de Boltzmann, qui prévoit la répartition naturelle de l’énergie d’un système physique en fonction de la température thermodynamique T : une population de N 2 atomes excités (énergie E 2) cohabitant avec N 1 atomes à l’état inférieur E 1 , doit obéir à la relation d’équilibre :
où k est la constante de Boltzmann (k = 1,38 · 10−23 J · K−1).
Cette relation permettant de déterminer l’ordre de grandeur des populations pouvant coexister sur deux niveaux d’énergie E 1 et E 2 , on est amené naturellement à regarder quelle est la situation à température ambiante : T = 300 K donnant kT ≈ 0,025 eV, un écart d’énergie E 2 − E 1 de cette même valeur conduit à :
36 % des atomes peuvent être naturellement sur le niveau excité E 2 et 64 % « au repos ».
1 eV = 1,6 · 10−19...
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OPTIQUE PHOTONIQUE
(1) - EINSTEIN (A.) - Zur Quanten Theorie der Strahlung. - Phys. Zeit., 18, p. 121-128, 1917.
(2) - BITTER (F.) - * - Phys. Rev., 76, 833, 1949.
(3) - KASTLER (A.) - * - J. Phys. Rad., 11, 255, 1950.
(4) - GORDON (J.P.), ZEIGER (H.J.), TOWNES (C.H.) - * - Phys. rev., 95, 282, 1954.
(5) - SCHAWLOW (A.L.), TOWNES (C.H.) - Infrared and optical masers. - Phys. Rev., 112, 1940-1949, 1958.
(6) - MAIMAN (T.H.) - Stimulated optical radiation in ruby. - Nature, 187, 493-494, 1960.
(7) - JAVAN (A.), BENNETT (W.R.), HERRIOT (D.R.) - Population inversion and continuous optical...
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