J. Phys. France 35, 727-740 (1974)
DOI: 10.1051/jphys:019740035010072700

Broadening, shift and depolarization of broad fine structure alkali spectral lines by helium

E. Roueff et A. Suzor

Département d'Astrophysique Fondamentale, Observatoire de Paris, 92190 Meudon, France

Abstract
Due to the large values of the fine structure interval for the first resonance lines of Rb and Cs, we may treat separately the 2P1/2 and 2P3/2 atomic levels when perturbed by Helium atoms. Within the framework of semi-classical and impact approximations, and assuming an exchange interaction, the diffusion matrices S1/2 and S3/2 are numerically computed ; firstly by neglecting all 1/2 - 3/2 coupling, and secondly, by a more accurate treatment which makes use of the molecular potentials and shows that the D1-lines depolarization is entirely due to the short range nonadiabatic coupling. The validity of analytical approximate resolutions for asymptotic regions is studied, and also the trajectory for the P1/2 levels, correlated with a single molecular curve; the rectilinear assumption appears to be insufficient for very short range phenomena. The agreement with experimental results confirms that the exchange interaction predominates for intermediate distances.

Résumé
L'écart important de structure fine pour les premiers doublets de résonance de Rb et Cs permet de traiter séparément les niveaux 2P1/2 et 2P3/2 perturbés par de l'hélium. Dans le cadre des approximations semi-classique et d'impact, les matrices de diffusion S1/2 et S3/2 sont calculées numériquement avec un modèle de potentiel d'échange, d'abord en négligeant tout couplage 1/2 - 3/2, puis par un traitement plus précis qui utilise les potentiels moléculaires et montre que la dépolarisation des raies D1 est entièrement due au couplage non adiabatique à courte portée. On examine la validité de résolutions analytiques approchées pour les régions asymptotiques, ainsi que les effets de trajectoire pour les niveaux 2P1/2, corrélés à une seule courbe moléculaire ; l'approximation de trajectoire rectiligne s'avère insuffisante pour les phénomènes à très courte portée. L'accord avec les résultats expérimentaux confirme que l'interaction d'échange est prédominante à moyenne distance.

PACS
3230D - Magnetic resonance spectra.
3270J - Line shapes, widths, and shifts.
3450 - Scattering of atoms and molecules.

Key words
atomic collision processes -- caesium -- helium atoms -- rubidium -- spectral line breadth -- spectral line shift