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Force d'oscillateur

En spectroscopie la force d'oscillateur est une quantité sans dimension permettant de calculer la probabilité de transition entre deux niveaux d'un atome ou d'une molécule. Elle est le facteur multiplicatif qui permet de passer de la donnée résultant de la description classique par un oscillateur mécanique résonant à celle donnée par la mécanique quantique[1] - [2] - [3].

Force d'oscillateur

Pour un rayonnement dipolaire la force d'oscillateur pour la transition de fréquence entre deux états s'écrit

où est la masse de l'électron, sa charge, la constante de Planck, la dégénérescence du niveau d'énergie , l'opérateur moment dipolaire fonction de la position de l'électron et la force de raie (unité C2 m2), carré du moment dipolaire[4].

Cette quantité peut être calculée par la méthode de Hartree-Fock ou la DFT.

La microréversibilité, directement déduite de la relation ci-dessus (), permet d'écrire

Par ailleurs la règle de sommation sur les états de Thomas–Reiche–Kuhn[5] - [6] - [7] énonce que

Lien avec d'autres quantités, données

La force d'oscillateur est liée aux coefficients d'Einstein par :

où est la vitesse de la lumière.

Il existe diverses bases de données qui listent des valeurs de ou , par exemple le catalogue NIST[8], HITRAN ou d'autres[9].

Références

  1. Edward Uhler Condon et G. H. Shortley, The Theory of Atomic Spectra, Cambridge University Press, (ISBN 978-0-521-09209-8)
  2. James W. Robinson, Atomic Spectroscopy, Marcel Dekker, , 26– (ISBN 978-0-8247-9742-3, lire en ligne)
  3. (en) Jeremy Tatum, « Oscillator Strength », sur LibreText Physics
  4. Michel Genet, « Calculs des forces d'oscillateur k3 + 2P et 2P + k3 de l'atome d'hydrogène et dans le cadre du Système International d’Unités », Bulletin de l'Union des Physiciens, vol. 90,‎ (lire en ligne)
  5. (de) W. Thomas, « Über die Zahl der Dispersionselektronen, die einem stationären Zustande zugeordnet sind. (Vorläufige Mitteilung) », Naturwissenschaften, vol. 13,‎ , p. 627
  6. (de) W. Kuhn, « ber die Gesamtstrke der von einem Zustande ausgehenden Absorptionslinien », Zeitschrift für Physik, vol. 33,‎ , p. 408
  7. (de) F. Reiche et W. Thomas, « ber die Zahl der Dispersionselektronen, die einem stationren Zustand zugeordnet », Zeitschrift für Physik, vol. 34,‎ , p. 510
  8. (en) « NIST Atomic Spectra Database Lines Form », sur NIST
  9. (en) « Energy levels, wavelengths, transition probabilities »
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