Contribution à l'étude de l'intensité des raies et bandes d'absorption dans l'infrarouge

(1)

HAL Id: jpa-00234457

https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00234457

Submitted on 1 Jan 1951

HAL is a multi-disciplinary open access

archive for the deposit and dissemination of

sci-entific research documents, whether they are

pub-lished or not. The documents may come from

teaching and research institutions in France or

abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est

destinée au dépôt et à la diffusion de documents

scientifiques de niveau recherche, publiés ou non,

émanant des établissements d’enseignement et de

recherche français ou étrangers, des laboratoires

publics ou privés.

Contribution à l’étude de l’intensité des raies et bandes

d’absorption dans l’infrarouge

J. Vincent

To cite this version:

(2)

696

porte-chassis.

La suite du

_r6glage

se fait dans le vide en

_comparant

les spectres obtenus

_{lorsqu’on agit}

sur la rotation du chassis et sur celle du reseau autour de

I’axe

_passant

par son centre.

Nous avons calculé

approximativement

les ), en fonction des donn6es

_{géométriques;}

nous avons fait ensuite

_{I’ étalonnage}

du _spectred’une 6tincelle sur la surface d’un

semi-conducteur,

qui

contient les raies des électrodes et celles de

_l’oxyg6ne

dont les h ont 6t6 donn6es avec

_precision

par

Edien

[4].

La

_dispersion

varie de i a

o, 3 3 mm :

A entre i oo et

1400.1.

Nous

reproduisons

ci-contre un

_fragment

d’un

_spectre

obtenu

_{(fig. 3).}

11 faut noter _{que le reseau fournit}un

spectre

du 2 e ordre assez intense et _{que les raies}

les

_plus

fortes se retrouvent aussi dans le 4 e ordre.

[1]

ROWLAND H. A. - Phil.

Mag., I882, 13, 469; I883, 16,

I97 et 2I0.

[2] MACK STEHN et EDLEN. 2014 J. Opt. Soc. _{Amer., I930,}23,

3I3.

[3]

EKEFORS S. 2014 Thèse, Uppsala,

1931. [4] EDLEN B. - Thèse,

Uppsala,

I933.

CONTRIBUTION A

L’ÉTUDE

DE

L’INTENSITÉ

DES RAIES ET BANDES D’ABSORPTION DANS L’INFRAROUGE

Par Mme J.

VINCENT,

Laboratoire de Recherches

_physiques,

Sorbonne. La

_parution

de deux articles r6cents de Crawford

et Dinsmore

_{[1], [2]}

nous incite a

_publier

un travail

th6orique

fait

_depuis

un moment

_déjà

et que nous

pensions

donner en meme

_temps

_queles

_experiences

correspondantes.

11 se

_rapporte

a l’intensit6 absolue des raies et bandes

_{d’absorption}

dans

l’infrarouge.

La theorie

g6n6rale

en avait ete

_rappel6e

dans un

precedent

article

_[3]

et nous en avons

_appliqué

les resultats au cas des molecules

_diatomiques

_{pour les} raies de rotation pure, les raies de rotation-vibration

et les bandes de vibration fondamentale et

harmo-niques.

Raies de rotation pure. - La

question

avait

déjà

6t6 étudiée par Tolman et

_Badger

_d’apr6s

le

principe

de

_{correspondance}

et _{par Dennison par la}

m6thode de

_{Born, Heisenberg}

et Jordan. On

_peut

6galement

obtenir le resultat a

_partir

du calcul de Rademacher et Reiche sur le rotateur

_sym6trique.

Nous avons _{fait le calcul direct par la m6thode de}

Schr6dinger;

il conduit a la formule

ou I est l’intensit6 de la raie

_{considérée, ’J}

sa

_frequence,

p la moyenne des

_{poids statistiques}

des niveaux de

depart

et

_d’arriv6eg

_gole moment

_6lectrique

perma-nent de la

_{molécule, h}

la constante de Planck et c la vitesse de la lumi6re dans le vide. N

_représente

le

nombre de molecules de

_chaque

sous-niveau de

depart

par centimetre cube.

Raies de vibration-rotation. - En ce

_qui

concerne la bande fondamentale le calcul

_peut

se faire en pre-mi6re

_{approximation}

en

_négligeant

les anharmonicités

m6canique

et

_6lectrique.

En

omettant,

d’autre

part,

l’interaction entre vibration et

rotation,

le calcul en

M6canique

ondulatoire nous a conduit au resultat :

_:.

ou

_N,

_pet c ont la meme

_{signification}

_que

pr6c6-demment ;

m est la masse r6duite et E la

_charge

elec-trique apparente

telle que arc

(re

est la distance des

noyaux a

1’equilibre),

soit

_6gal

au moment

_6lectrique

permanent

de la molécule. Ce résultat est d’ailleurs

connu

_{depuis longtemps}

et s’obtient a

partir

des calculs

_{plus complets}

de Dunham ou

_Oppenheimer,

par

exemple.

Si l’on veut calculer l’intensit6 des

_harmoniques,

il faut introduire une

_{perturbation.}

De nombreux

auteurs ont 6tudi6 la

_question

et leurs calculs different par les

approximations

faites. La theorie la

_plus

complete

est celle de Crawford et Dinsmore. De notre

c6t6,

nous avons calcule l’intensit6 des raies dans les

harmoniques

en

_supposant

_{que la fonction}

_potentielle

suive la loi de Morse. Le

_calcul,

_simplifi6

a

_1’extreme,

donne le résultat suivant :

L’intensite d’une raie du I er

_harmonique

est

_6gale

a l’intensit6 de la raie

_{correspondante}

de la bande fondamentale divis6e par

k,

ou k est l’inverse de la

constante d’anharmonicité et est

_6gal

a 5o environ pour les

hydracides. Quand

on _{passe du}Ier

harmo-nique

au _2e,l’intensit6 d’une raie est divisee

par k,

2

du 2e au 3e _{divis6e par}

k

· La

generalisation

n’est

3

d’ailleurs pas

possible,

car ce

_résultat,

tres

_simple,

suppose que le numéro de

l’harmonique

consid6r6 soit

_petit

_par

_rapport

a k. Nous avons _{vérifié que les}

formules

_beaucoup

_{plus compliqu6es}

de Crawford et

Dinsmore redonnaient les notres

quand

nous faisions les

_{approximations indiqu6es.}

Les mesures d’intensit6 faites

_jusqu’a

maintenant

sont d’ailleurs

_{beaucoup trop}

_impr6cises

_pour per-mettre

_{d’appr6cier}

les diff6rences obtenues dans ces calculs et ceux-ci

_{présentent uniquement}

un intérêt

théorique.

Bandes de vibration. - Le calcul

_peut

se

_faire,

soit

_directement,

soit en sommant les intensités des raies

_composantes,

dans le cas _{des gaz. De}toutes

manières,

il est

_simple

et nous a donne le résultat

ou n

_représente

le nombre _{total de moIécuIes par}

centimetre cube si on _{les suppose toutes dans 1’6tat}

de vibration fondamentale.

Pour les bandes

_harmoniques,

le resultat est 6videmment le meme que

précédemment.

Nous effectuons en ce moment la v6rification

exp6-rimentale des formules ci-dessus. Nous

donnerons,

dans un

_prochain

_article,

les details de ces calculs

ainsi que la

bibliographie

complete

de la

_question.

(3)

697

[1]

CRAWFORD B. L. et DINSMORE J. H. L. - J. Chem.

Phys., I950, 18, 983.

[2]

CRAWFORD B. L. et DINSMORE J. H. L. - J. Chem.

Phys., I950, 18, I682.

[3]

VINCENT J. - J.

Physique Rad.,

I950,

11, I D.

SUR LES

POSSIBILITÉS

D’EXTRAIRE L’ION

HYDROGÈNE

DES SOLUTIONS

ÉLECTROLYTIQUES

Par M. L.-H.

COLLET,

Laboratoire de

_{Physique-Enseignement,}

Sorbonne. La nature de l’ion

_hydrogene

dans les solutions

électrolytiques

nous est

_inconnue.

Plusieurs

hypo-th6ses ont ete faites a son

_sujet;

M. E. _{Darmois pense}

qu’il

s’agit

d’un

_proton.

Dans un article recent

[I],

M. E. Darmois a rassemblé les diverses considerations

qui

viennent a

_1’appui

de son

_hypothese

et montre que, si celle-ci est

correcte,

il faut n6cessairement attribuer a l’ion H+ dans la solution un 6tat semi-li bre assez

_comparable

a celui de l’ électron dans le métal.

L’energie

de liaison de l’ion est son

_6nergie

d’hydra-tation ;

pour

H+,

elle serait de 256

kcal,

soit,

pour un

proton,

11 semble que

1’6nergie cinétique

du

proton

dans la solution reste

_{toujours n6gligeable}

devant Eh, Si l’on assimile le

_proton

a _{la molécule d’un gaz}

_parfait,

on a A 25°

_{C, l’énergie}

moyenne aT = 6. 10-14,. Si l’on admet la théorie de

Sommerfeld,

on trouve _que

1’6nergie cin6tique

du

proton

reste inf6rieure a

N 6tant le nombre de

_particules

libres dans le volume

V;

on aura une limite

_sup6rieure

de En2 en

prenant

le

_proton

«

_encage

» _par

_quatre

moIécules

d’eau

(N

= _I,V = 4 x 25.

JO-24)

et une limite infé-rieure en consid6rant 1’eau pure

(N = 10-7. 6. 1020,

V =

I);

on trouve ainsi 10-21 Em Io-15. Ces

valeurs,

tres

_faibles,

_{s’expliquent}

_{par la}masse élevée de

l’ion H+ et la

grande

dilution du

_milieu;

elles

jus-tifient

l’adoption

de la théorie de Drude-Lorentz. Eh

repr6sente

donc,

en

_{premiere approximation,}

le travail

qu’il

faut _{fournir pour extraire le}

_proton

de

la solution. Ce resultat n,e pourra widemment pas

etre atteint par elevation de

_{temperature (oc T 41--}

E It

donne T =

₈₉

oooOK),

mais _nous

envisageons

les

procédés

suivants :

io Le choc

materiel,

obtenu en bombardant la solution avec des

_{particules d’energie}

suffisamment

6lev6e;

a. Dans une

_d6charge

entre la solution et un metal

ext6rieur,

celui-ci 6tant

cathode,

les ions

n6gatifs

-

qui

peuvent

etre des electrons - viennent a la surface du

liquide;

si la chute de

_potentiel

sur celle-ci est de 30o

V,

un ion 0--

_(cas

de 1’etincelle dans

1’air)

l’atteindra avec une

_6nergie

2 eV =

_g,6.

_10-10=

5oEh.

Nous avons

_explique

ainsi

_{quelques particularités}

de ces

_{d6charges qui}

mettent

en jeu

les ions H+ de la solution et

_degagent

une

_{grande 6nergie}

a la

cathode;

b. Par des

_particules

libres. Un electron rencontrant un

_proton

lui

_{communiquera,}

en

_supposant

le choc

élastique, 1’energie

Eh s’il a 6t6 acc6l6r6 par un

potentiel

m

_d6signant

la masse de

1’electron,

M celle du

_proton.

Le calcul donne

_{V =A 5}

oo V et, pour

l’électron,

une

vitesse

_d’impact

voisine de 4o ooo km : s.

N6anmoins,

la

_pression

restant

notable,

il conviendra d’utiliser un canon a electrons encore

_{plus rapides.}

20

_{L’absorption}

d’un

_rayonnement

de

_longueur

d’onde suffisamment faible telle que

hv--, Eh;

1’6nergie

Eh

correspondant a ),

= I 100 Å :

a. Il sera int6ressant

_d’operer

au

_voisinage

de cette

limite,

dans l’ultraviolet de

Lymann.

Les difficultds semblent devoir etre consid6rables dans

_{l’ atmosphère}

au contact de la solution. L’issue

_pourrait

etre dans

1’emploi

d’une

paroi

limitant la

_{phase liquide,}

assez

peu absorbante pour le

rayonnement

et

_qui

se

lais-serait traverser par les

protons;

il serait alors

possible

d’etudier les

propriétés

des

_particules

6mises dans un espace

compl6tement

vide;

b. On

_peut

enfin

_prendre

une

_longueur

d’onde

nettement

_plus

_petite

et se

_placer

_{dans le}

rayon-nement _{X moyen.}

_L’aspect

du

_phénomène

sera

diffe-rent,

car le

_proton

libere

_poss6dera

encore une

_grande

6nergie;

l’absorption

d’un

_quantum

X de

0,4 A,

par

exemple,

lui

_communiquera

une vitesse initiale

Nous 6tudions ce

_phenomene;

la encore les difficultés

expérimentales

sont

_grandes

du fait de l’ionisation intense du milieu.

Quelle qu’en

soit

_l’issue,

ces diverses

_experiences

nous

_permettront

de

_pr6ciser

la structure de l’ion

hydrog6ne.

[1]

DARMOIS E. 2014

J. Physique Rad.,

I950,

11, 577.

CHAMBRE D’IONISATION PORTATIVE

A

RÉPONSE

_{LOGARITHMIQUE}

Par M.

BRIÈRE,

A. ROGOZINSKI et J.

_WEILL,

Commissariat à

l’Énergie

atomique,

Fort de

_Châtillon,

_{Fontenay-aux-Roses}

_(Seine).

Le

_principe

de la mesure

_{logarithmique}

de faibles

courants 4 l’aide de diodes

_[1]

a 6t6

_applique

dans la realisation d’une chambre d’ionisation

_portative

de