Application du formalisme des états cohérents de moment angulaire à quelques problèmes de physique atomique

Abstract
Some topics of atomic physics are analyzed in the formalism of the angular momentum coherent states. These states may be considered as quantum states associated with a classical angular momentum having a given orientation. In the coherent state representation, every diagonal matrix element of an observable goes to the associated classical quantity, for large angular momenta (classical limit) . Moreover, in a coherent state, the mean value of the electric dipole moment behaves like a classical optical dipole. Larmor precession in a magnetic field, absorption, spontaneous and stimulated emission of electromagnetic radiation are analyzed here in the frame of this formalism. It is shown that, in the classical limit, the absorption or emission of radiation does not change the angular momentum direction, contrary to the case of small rotational quantum numbers when the angular momentum orientation may be drastically disturbed. In a forthcoming article, the results obtained here will be applied to the study of the laser optical pumping of levels having large angular momenta.

Résumé
Nous présentons une analyse de quelques problèmes de physique atomique dans le formalisme des états cohérents du moment angulaire. Ces états peuvent être considérés comme les états quantiques associés au système classique dont le moment cinétique possède une direction déterminée. Dans la représentation associée aux états cohérents, tout élément diagonal d'une observable tend vers l'observable classique associée, lorsque le moment cinétique devient grand (limite classique). Par exemple, la valeur moyenne du moment dipolaire électrique dans un état cohérent possède les mêmes caractéristiques que le dipôle optique classique. La précession de Larmor dans un champ magnétique, ainsi que l'absorption, l'émission spontanée et l'émission induite de rayonnement sont analysées ici dans ce formalisme. Nous montrons en particulier qu'à la limite classique, l'absorption ou l'émission d'un photon ne change pas l'orientation du moment cinétique, contrairement à ce qui se passe pour les faibles valeurs du nombre quantique de rotation où la direction du moment cinétique peut être fortement perturbée. Dans un prochain article, nous nous servirons des résultats obtenus pour étudier le pompage optique avec un laser des niveaux de grands moments cinétiques.