Remarques sur l'instrumentation dans l'infrarouge lointain

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Submitted on 1 Jan 1956

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Remarques sur l’instrumentation dans l’infrarouge lointain

Armand Hadni

To cite this version:

Armand Hadni. Remarques sur l’instrumentation dans l’infrarouge lointain. J. Phys. Radium, 1956,

17 (3), pp.311-312. �10.1051/jphysrad:01956001703031100�. �jpa-00235369�

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REMARQUES ^SUR L’INSTRUMENTATION DANS L’INFRAROUGE LOINTAIN

Par M. ARMAND HADNI,

(Laboratoire ^de Recherches Physique, Sorbonne).

La mise au point bibliographique ^{de M. C. Haeusler}

sur l’« Instrumentation dans l’Infrarouge ^{lointain »,}

parue dans le Journal de Physique (novembre ^1955,

p. 882 à 888), ^semble appeler ^certains commentaires,

rectifications ^et suggestions. Étant ^{donné la} place

limitée dont nous disposons, ^{nous nous} limiterons aux

quelques points ^suivants.

1. Limites de l’infrarouge ^lointain.

L’identifi- cation de l’infrarouge ^{lointain au domaine des} rayons restants n’est guère acceptable. ^{Il ne faut} pas oublier,

en effet, que ^{certains de ces rayons ont des} longueurs

d’onde inférieures ^à 7 u (rayons ^{restants de la cal-} cite) ; ^d’autre part, ^{ce domaine s’arrête à} 150 u (rayons ^restants de l’iodure de thallium). ^On peut, ^ou bien définir l’infrarouge ^{lointain en} prenant ^{des limites} arbitraires : 25 à 1 000 suivant certains auteurs [1]

ou, pour éviter des confusions, ^{utiliser, par} exemple,

la décomposition ^du spectre infrarouge ^{en octaves} que propose J. Lecomte [2].

2. Système optique.

a) ^Ouverture des miroirs.

M. Haeusler écrit : «les énergies ^{mises en} jeu ^{étant très} faibles, ^il faut, ^dans l’infrarauge lointain, ^des systèmes optiques ^à grande ouverture, c’est-à-dire ^en particulier,

.

un système dispersif ^à grandes dimensions ^{». Il semble} pourtant qu’il n’y ^{ait aucune} contingence ^{entre l’ouver-}

ture d’un système optique ^{et ses} dimensions. Un seul miroir nécessite d’ailleurs d’être très ouvert : celui qui

éclaire le récepteur. ^{Encore faut-il} reconnaître que des ouvertures supérieures ^à J/1 ^sont déjà ^{utilisées dans}

les appareils ^de type commercial ^{conçus pour les}

octaves 3, 4, ⁵ (3 ^{à 24} u), ^{à l’aide} de miroirs elliptiques.

Il n’y ^a guère ^de possibilités ^{de réaliser des ouvertures} beaucoup plus grandes.

b) Récepteurs. ^{- Ne} pouvant plus jouer ^{sur l’ouver-}

ture du faisceau, ^il faudra utiliser des récepteurs ^à

cible plus grande que dans les premières octaves, ^si

l’on veut augmenter ^{l’étendue du faisceau} qui ^arrive

sur le récepteur. Malheureusement, ^la plupart ^des

détecteurs que l’on peut ^se procurer ^{ont une} cible qui

ne dépasse _pas quelques ^{mm2 et} il serait malaisé d’en

mettre plusieurs ^{côte à} côte. Il faut souhaiter [3], pour

l’infrarouge ^très lointain, des détecteurs à cible beau- coup plus étendue, pour ^une même inertie thermique

et une même limite de sensibilité exprimée par

exemple ^en uw. Des essais ^{dans ce sens ont} été faits par Genzel [4]. Néanmoins, pour étudier avec une limite de résolution de l’ordre d’un nombre d’onde, ^les longueurs

d’onde supérieures ^à 400 (1., il devait utiliser ^{une cons-}

tante de temps ^de 400 secondes. On imagine ^aisément par ^ce nombre les difflcultés que ^{l’on rencontre actuel-} lement _dans l’étude de la dixième octave (384 ^à 768 ti).

Notons encore que le choix entre thermopiles ^{et détec-}

teurs pneumatiques n’est pas du tout indifférent. Ces derniers sont des récepteurs ^{non sélectifs} grâce ^{à la}

nature de la cible. Cela explique ^{sans doute} qu’Oetjen

et McCubbin ^aient utilisé un détecteur de Golay ; quant ^à Randall, ^{il n’avait} pas le choix ^{en 1939.}

3. ^Source.

^{a) Choix de la source.}

Lorsqu’on

utilise des sources thermiques, ^la brillance, ^limitée par la loi de Planck, ^{baisse très vite} lorsque ^la longueur

d’onde augmente. ^{Il est toutefois} inexact d’écrire _que le Globar n’émet ^{que jusqu’à 45 IL et que} le filament Nernst n’est utilisable _que jusqu’à 15 u. Nous avons employé, ^au laboratoire, le filament Nernst bien au

delà et il aurait été étonnant qu’il ^n’émit point ^alors

que, ^comme le manchon Auer, ^{il contient de} l’oxyde

de thorium.

b) ^Lumière parasite.

^{Une’ autre} difficulté, signalée ^très opportunément par Ni. Haeusler, provient

de la répartition spectrale ^de l’énergie qui ^{est très défa-}

vorable _pour les grandes longueurs ^{d’onde. Mais}

l’auteur n’explique pas par quel mécanisme, ^très simple, elle devient terriblement gênante ^{dans le cas} particulier ^{de la} spectrométrie ^{à réseau. Nous} rappel-

lerons donc brièvement qu’au spectre ^{du 1er} ordre, qui apporte ^{sur la fente de sortie la} radiation de lon- gueur d’onde X, ^{se trouvent} superposés ^{les spectres}

. d’ordre 2, 3, ^{4 etc...} qui fournissent, par les radia- tions X/2, X/3, À/4, ^{etc... une} quantité d’énergie considérablement p us grande ^{du fait de} l’augmentai ion

de la brillance de la source, lorsqu’on ^se déplace ^vers

les courtes longueurs d’onde. On doit citer _par exemple

les nombres calculés _par Oetjen. Si, travaillant à 100 ,

on ne veut tolérer _{que 1} % d’énergie parasite, ^c’est

par plus ^{de 10} millions qu’il ^{faut diviser l’énergie} para- site sans diminuer sensiblement l’énergie ^utile apportée

par les grandes longueurs ^d’onde4’ Ces nombres ne

tiennent ^{pas compte de l’énergie diffusée qu’on sait}

d’ailleurs maintenant éliminer en grande partie. ^Ils expriment ^la principale did’iculté _{que l’on} rencontre à

partir ^{de la 6e octave même} lorsqu’on ^{se contente d’une}

résolution moyenne. On comprend ^alors qu’il ^faille employer plusieurs des excellents filtres cités _par l’au- teur et auxquels ^on pourrait ajouter l’emploi ^{de miroirs} d’argent sulfurés, ^certains filtres de Christiansen uti- lisables jusque ^vers 100 y ^{et faciles à} préparer [5], ^et

la méthode de la réflexion totale [6].

4. Montages spectrographiques.

^Cette question [9]

dépasse ^{le cadre de} l’infrarouge lointain, ^{où d’ailleurs}

elle se simplifie ^{à certains} égards. ^En effet, lalimite de résolution souhaitable _{pour des} problèmes ^{du même} type ^est généralement la même dans tous les domaines du spectre, ^{si on} l’exprime ^{en nombres d’ondes. Par} suite, ^le pouvoir séparateur nécessaire dans l’infra- rouge lointain est beaucoup plus ^faible qu’au ^début

du spectre. ^A distances focales égales, ^{on devra} prendre

des ^{fentes beaucoup plus larges, ce qui permettra de}

tolérer des aberrations considérables sur les images. ^A

fentes égales, ^{on sera conduit à} prendre ^{des distances}

focales de plus ^en plus courtes, ^{et à concevoir la} possi=

bilité d’appareils beaucoup plus petits ^{que dans le}

proche infrarouge. Ces remarques, exposées ^{dans notre}

thèse [3], ^{se sont trouvées} illustrées par deux travaux récents. L’un de Genzel [8] qui fut conduit à prendre

des fentes très larges (27 ^mm pour la 10e octave), ^l’autre

de Plyler [9] qui ^{réalisa un} petit spectromètre ^{à réseau}

pour les ^octaves 7 et 8. Le montage ^de Randall, cité

par M. Haeusler, ^a certainement donné des résultats excellents. Mais il faut reconnaitre que le matériel mis

en jeu ^n’est pas ^à la portée ^{de tous} les laboratoires.

La largeur des réseaux employés dépasse ^{50 cm et ce}

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01956001703031100

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n’est que par ^une circonstance heureuse _que Randall put disposer ^{d’un miroir} parabolique ^{« off axis » de}

61 cm de diamètre. Le pouvoir séparateur théorique

de ^{ces réseaux est ainsi 20} fois plus grand ^environ que celui qu’on enregistre effectivement. Les bons résultats obtenus ces dernières ^années _par différents auteurs

avec des réseaux nettement plus petits [le ^{réseau de} Plyler [9] ^{ne doit} guère dépasser ^{une dizaine de} cm],

montrent que le rapport ^{entre le} pouvoir séparateur théorique ^et celui qu’on ^{se propose} d’obtenir, n’a pas besoin d’être ^aussi grand. ^{C’est un} point important ^à souligner ^et qui favorisera sans doute les recherches dans les octaves supérieures.

Manuscrit reçu lP ¹⁰ janvier ^1956.

BIBLIOGRAPHIE

[1] ^{VAN ZANDT} WILLIAMS, ^{Rev. Sc.} Inst., 1948, 19, ^135.

[2] ^LECOMTE (J.), ^J. Physique Rad., 1954, 15, p. ^491.

[3] ^HADNI (A.), Thèse, Paris, ^{février 1955.}

[4] ^GENZEL (L.) ^{et ECKHARDT} (W.), ^Z. Physik, 1954, 139,

578 et 593.

[5] ^BARNES (R. B.) ^{et BONNER} (L. G.), Phys. Rev., 1936, 49, 732 ; ^HADNI (A.), ^J. Physique Rad., 1954, 15,

375.

[6] ^JENTZSCH (F.) ^{et LASKI} (G.), Geiger-Scheels ^Handbuch

der Physik (Springer, Berlin, 1926).

[7] ^PLYLER (E. K.) ^et ACQUISTA (N.), ^{J. Chem.} Phys., 1955, 23, ^752.

[8] ^GENZEL (L.), Communication au Colloque International de Spectroscopie Moléculaire (Oxford, juillet 1955).

[9] JACQUINOT, ^{Cours de} Spectrométrie Instrumentale,

Paris.

SUR LE TRAITEMENT

DES VIBRATIONS TRIPLEMENT DÉGÉNÉRÉES

EN COORDONNÉES SPHÉRIQUES

Par ITARU GAMO,

Laboratoire de Chimie, Faculté des Sciences de Tokio.

On peut représenter ^une vibration triplement dégé-

nérée par des coordonnées sphériques r, 0 et 0) ^rat-

tachées aux coordonnées normales ql, q2, q$ par ^les

relations suivantes :

La fonction d’onde d’ordre ^zéro peut ^{s’écrire comme}

suit :

où

V, 1 ^{et m sont les nombres} quantiques. ^{On a les rela-}

tions :

P le polynôme associé de Legendre.

On suppose que la fonction potentielle ^{U a une} symé-

trie sphérique ^{autour de} l’origine, ^{soit :}

où k, c, et d sont les constantes de force.

On en déduit les niveaux d’énergie jusqu’au premier ordre, v désignant ^la fréquence ^{d’ordre zéro :}

A l’aide ^{de cette} expression, ^on voit aisément _que les niveaux se répartissent ^en doublet dans le second ou le troisième état excité et en triplet ^{dans le} quatrième.

Quand ^{la fonction} potentielle n’a pas ^une symétrie sphérique, ^la répartition ^est beaucoup plus compliquée.

On pourrait cependant traiter les termes additionnels

comme perturbation ^{du deuxième ordre.}

Il serait possible de déceler _par l’expérience ^des répartitions ^des niveaux, 2 l’aide de la spectrométrie

des microondes.

Manuscrit ^recu le 15 janvier 1956.

(1) ^E. SCHRÔDINGER, ^{Ann. der} Physik, 1926, ^{80, p. 438.}