Étude de la dispersion dans le doublet isotopique R2 de la première bande harmonique de vibration-rotation de HCl

HAL Id: jpa-00206393

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Submitted on 1 Jan 1966

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Étude de la dispersion dans le doublet isotopique R2 de la première bande harmonique de vibration-rotation de

HCl

C. Alamichel, F. Legay

To cite this version:

C. Alamichel, F. Legay. Étude de la dispersion dans le doublet isotopique R2 de la première bande harmonique de vibration-rotation de HCl. Journal de Physique, 1966, 27 (3-4), pp.233-236.

�10.1051/jphys:01966002703-4023300�. �jpa-00206393�

Résumé. ²⁰¹⁴ On a mesuré la

dispersion

de l’indice de réfraction dans le doublet

isotopique,

ce

qui

^a

permis

de déterminer l’intensité et la

largeur

^{des deux}

^{raies ;}

^le

profil

de la courbe de

dispersion

^est

légèrement

différent de celui de Lorentz.

Abstract. ²⁰¹⁴ The

dispersion

of the refractive index in the

isotopic

doublet has been ^mea-

sured,

^which

gives

the value of the

intensity

and the width of the two lines. The

disper-

sion curve has been found

slightly

different from the Lorentz

shape.

On sait _que, selon la théorie

électromagnétique,

l’indice de réfraction

n(a)

^d’un gaz à la

pression

^p

et à la

température

absolue T est une fonction du nombre 6 donnée _par la relation de Lorentz :

où la sommation est étendue à toutes les raies du

spectre

^{de nombre d’onde aj et de}

largeur

^{à mi-}

hauteur _{yi ;} le

paramètre ^Si (intensité intégrée

^de

la

raie) dépend

de p ^et de

T ;

^{on considère}

que si

est

proportionnel

^{à la}

pression,

^{du moins tant} que celle-ci est

faible ; lorsque

^la

largeur

^{de raie} yi ^est essentiellement due aux collisions on

peut

^admettre

qu’elle

^est

proportionnelle

^{à la}

pression

^{si celle-ci}

n’est

pas trop

^{forte. On}

peut

donc poser :

On a mesuré l’indice de réfraction de l’acide

chlorhydrique

^{gazeux à} l’intérieur du doublet isoto-

pique

^{R2 de la}

première

^bande

harmonique

^de

vibration-rotation. On a admis _que les intensités

et des deux raies étaient dans le

rapport

^d’abon- dance des

isotopes :

⁼

3,06 537.

Dans ces conditions la formule

(I)

^{s’écrit :}

où

représente

la contribution des autres raies du

spectre ;

pour estimer

z(a)

^{on a} utilisé les mesures

d’intensité ou d’indice

déjà publiées [1, ^{2, 3,} 4].

(1)

^{Nouvelle adresse :} Laboratoire des Recherches

Physiques.

Faculté des Sciences de

Paris, 9, Quai

^Saint-

Bernard.

L’appareillage

^utilisé

(interféromètre

de Michelson

auquel

^un

spectromètre

^{à haute} résolution sert de

monochromateur)

^{a été} décrit dans un article anté- rieur

[51,

^{où est}

également proposée

^{une méthode}

pour

corriger

l’influence de la fonction

d’appareil

^du

spectromètre (susceptible

^{de fausser}

complètement

la valeur de l’indice obtenue par

application

^bru-

tale de la formule

(II))

^{et où sont}

publiés

les résultats

expérimentaux

obtenus dans la raie relative à l’iso-

tope 37 ;

^{ces résultats ont}

permis

de vérifier _que la méthode

proposée

^{était très bonne.}

Dans le

présent article,

^nous

publions

^l’ensemble

de nos résultats

expérimentaux

^{dans le doublet isoto-}

pique,

^{tous obtenus par} la méthode de la compen- satrice tournante

signalée

^{dans la référence}

[5]

comme méthode de mesure de ^« l’excédent frac- tionnaire ^» et décrite en détail _par

Legay [2].

^Trois

séries de mesures ont été faites à des

pressions

voisines de

693,

^{268 et 93 torr et à une}

température

voisine de

24 ~C ;

ces mesures ont toutes été rame-

nées

(2)

^{à 24 ~C et aux}

pressions respectives

^de

693, 268

et 93 torr

(voir

^{la référence}

[6]

pour de

plus amples détails).

Si l’on fait

provisoirement

(ordre

^de

grandeur

^{des valeurs}

déjà publiées

^{dans la}

littérature)

^{l’indice ne}

dépend plus

que de

S3b.

^{On a}

déterminé ce

paramètre

^{à l’aide} de l’ensemble des

points expérimentaux obtenus, exceptés

^ceux

qui

se trouvaient à moins de

0,75

^{crri 1 du centre d’une}

raie. Le détail des calculs a

déjà

^été

exposé

par Assous

[7].

^Les

résultats,

^{ramenés à une}

atmosphère

et à 300

OK,

^sont

indiqués

^{dans le} tableau 1. Ces résultats diffèrent

légèrement

^{de ceux}

d’Assous ;

^ils

diffèrent aussi un peu de ceux

publiés

^{à la réfé-}

rence

[5],

^{car on} avait alors utilisé seulement les

(2)

En admettant

que (n - 1)

^est inversement pro-

portionnel

^à

T,

^ce

qui

^est

justifié

^{si la}

température

^varie

peu.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01966002703-4023300

234

FIG. 1.

mesures faites au

voisinage

^{de la raie relative à}

l’isotope

37. Pour déterminer les

largeurs

^{des raies}

on

peut

^{se donner a}

priori plusieurs

estimations de

Y~5

^{et on trace} alors les différentes courbes

théoriques correspondantes représentant l’équa-

tion

(II) ;

^on calcule les valeurs des

paramètres

g ⁼

2 f ~y

^{et A =}

( f largeur spectrale

^des

fentes du

spectromètre supposées égales, l longueur

de la cuve de gaz dans

l’interféromètre)

^définis

(3) (3)

^La correction instrumentale

proposée

dans la réfé-

dans l’article

[5]

^et

qui permettent

^{d’évaluer l’in-} fluence de la fonction

d’appareil

^du

spectromètre ;

pour

chaque

^{valeur de}

yo,

^et

yg7

^on

peut

^déformer la courbe

théorique

conformément ^aux réseaux

d’abaques (fig.

^{3 et}

4)

donnés dans la référence

[5]

rence

[5]

^{se f onde sur les deux}

hypothèses

d’une fonction de fente

triangulaire

^et d’une forme de Lorentz pour la raie

spectrale.

^{On a travaillé avec une}

largeur

^{de fente}

f ~ 0,10

^{cm-’ et des cuves de 5} cm, 25 cm et 100 cm

de

longueur.

Flc. 3.

pour différentes valeurs de _g et A. La

comparaison

entre ces différentes courbes ^et les

points expéri-

mentaux

permet

de retenir un

couple

de valeurs

optimales yg5

^et

y.7.

En fait la courbe à 693 torr

n’est pas déformée par la fonction

d’appareil ;

^{g est}

en effet très faible

(g

⁼⁼

0,45

pour les deux

raies)

^et

on sait

qu’il n’y

^a

plus

de correction

lorsque

g ^est nul. On

peut

^alors déterminer _{y par}

l’application

^des

relations :

et

236

où - 1

désigne

la valeur maximale de n ^- 1

(voir- ^référence [5]).

^{On a trouvé ainsi :}

Les mesures à 268 et 93 torr n’ont pas ^été utilisées pour la détermination de ces

largeurs

^de

^raies,

^car

les valeurs de _g sont

plus

^{élevées et donc les}

possi-

bilités d’erreur

plus grandes.

Les courbes des

figures 1,

^{2 et} 3 donnent la variation de l’indice aux

pressions respectives

^de

^693,

^{268 et 93 torr et à la}

température

de 24°C. Dans les trois _cas, on a

placé

la courbe

théorique (courbe

de Lorentz déformée pour tenir

compte

des corrections

instrumentales),

définie à une translation

parallèle

^{à l’axe des}

ordonnées

près,

^de

f açon

^{à la faire} passer

parmi

^les

points expérimentaux

^{situés entre ^ 5 718 et}

5 719 cm-1

(aile gauche

^{de la raie relative à l’iso-}

tope 37). Puisque

^nous déformons la courbe de

Lorentz,

^les

points expérimentaux

^{ne sont évidem-}

ment soumis à aucune correction. Dans les trois _cas,

on constate un

désaccord,

variable d’une courbe à

une autre, ^entre la théorie et

l’expérience

^{dans l’aile}

droite de la raie relative à

l’isotope

^{35 et}

qui peut

provenir

^d’erreurs

expérimentales ;

^{par contre, on}

constate

toujours

que les

points expérimentaux

^se

placent

au-dessus de la courbe

théorique

^{dans l’in-}

tervalle

qui sépare

les deux raies. Nous _pensons

retrouver là le désaccord entre

l’expérience

^{et la}

théorie de

Lorentz, déjà

maintes fois

signalé

^en

spectrométrie d’absorption.

^{Nous avons rassemblé}

nos résultats en admettant _que

Si

^est inversement

proportionnel

^à

T,

dans le tableau

1 ;

^nous y ^avons

joint

^{ceux obtenus} par

Benedict, Herman,

^{Moore et}

Silverman

[3]

^en

absorption

^et par

Jaffé,

^{Kimel et}

Hirshfeld

[4]

^en

dispersion.

^{L’accord est excellent}

entre les deux valeurs d’intensité obtenues _par dis-

persion ;

il semble _que la méthode de

dispersion

donne des valeurs

plus

^élevées que la méthode de

mesure par

absorption.

^{On a trouvé des}

largeurs

^de

raies

légèrement

différentes pour les deux raies du doublet

isotopique,

^ce

qui

semble confirmer les résultats de la référence

~3~.

Manuscrit reçu le 18 novembre 1965.

BIBLIOGRAPHIE

[1] LEGAY, Thèse,

Cahiers de

Physique, 1957, 11, 383 ; 1958, 12, 8.

[2] LEGAY,

^Rev.

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[3] BENEDICT, HERMAN,

^{MOORE et}

SILVERMAN,

^Canad.

J.

Physics, 1956, 34, 830,

^{et J. Chem.}

Phys., 1957, 26, 1671.

[4] JAFFÉ,

^{KIMEL et}

HIRSHFELD,

^{Canad. J.}

Physics, 1962, 40, 113.

[5] ALAMICHEL,

^{ASSOUS et}

LEGAY, Applied Optics,

mai

1963, 2,

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[6] ALAMICHEL, Thèse, Paris,

^1965.

[7] ^Assous,

^{Thèse 3e}

cycle, Paris, 1963.