J. Phys. France 36, 357-366 (1975)
DOI: 10.1051/jphys:01975003605035700

Étude expérimentale de l'influence des interactions Hg-Hg sur le profil spectral de la radiation Hg 2 537 Å

D. Perrin-Lagarde et R. Lennuier

Département de Recherches Physiques , Université Pierre-et-Marie-Curie, 4, place Jussieu, Tour 22, 75230 Paris Cedex 05, France

Abstract
This study has been carried out for Hg vapour densities N between 1016 and 1019 atoms cm-3 and for the spectral range between ν0-104 GHz and ν0+1 500 GHz, where ν0 corresponds to the transition 6 1S 0-6 3P1 (using the magnetic scanning method for the range ν0 ± 20 GHz, and a grating spectrometer outside this range). The experimental results have been analysed taking into account instrumental effects, isotopic composition of the vapour, Doppler effect and the Hg2 2 540 Å molecular band. In the spectral range ν 0 + 45 GHz, ν0 - 135 GHz, a Lorentz profile centred on ν0, having a width proportional to N may be assumed to describe the contribution of interactions between Hg atoms. If v < ν0 - 240 GHz, the absorption coefficient k( v) may be written k(v) ∝ N2(ν 0 - ν)-3/2 ; if v > ν0 + 45 GHz, k(v) is described by relationships such that k(v) is at first proportional to N2(ν-ν0)-11/3 and then proportional to N2(ν-ν0)-9/2 . The results concerning the central range can be explained within the framework of impact theory developed for resonance lines, the results for low frequencies can be interpreted as a manifestation of London type forces (potential V = - hC6r-6, where C6 ≈ 4.3 × 10-32 cm6 s -1). Results concerning the third region do not agree with laws predicted by theories which take into account only an r-6 potential.

Résumé
Cette étude a été réalisée en absorption pour des densités de vapeur N comprises entre 1016 et 1019 atomes cm-3 et sur le domaine de fréquences ν0 - 104 GHz, ν 0 + 1 500 GHz, ν0 correspondant à la transition 6 1S0-6 3P1 (méthode de balayage magnétique dans le domaine ν0 ± 20 GHz, spectromètre à réseau en dehors). Le résultat brut de l'expérience a été traité mathématiquement pour tenir compte de la fonction d'appareil, de la composition isotopique des échantillons, de l'effet Doppler, de la bande moléculaire Hg2 2 540 Å. Dans la région ν0 + 45 GHz, ν0 - 135 GHz, la contribution des interactions entre atomes Hg peut se caractériser par un profil de Lorentz centré sur ν0, de largeur proportionnelle à N. Si v < ν0 - 240 GHz, le facteur d'absorption k(v) peut être mis sous la forme k(v) ∝ N2(ν0 - ν)-3/2, si v > ν 0 + 45 GHz il est décrit par des lois du type k(v) ∝ N2(ν - ν0)-11/3 puis N 2(ν - ν0)-9/2. Le résultat concernant la région centrale peut être interprété dans le cadre de la théorie d'impact développée pour les raies de résonance, celui concernant les fréquences plus courtes comme la manifestation des forces de London (potentiel V = - hC6 r-6 avec C6 ≈ 4,3 × 10-32 cm6 s-1). Les résultats concernant la troisième région ne s'identifient à aucune des formes prévues par les théories qui ne prennent en compte qu'un potentiel en r- 6.

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

Key words
atomic collision processes -- Doppler effect -- mercury metal -- spectral line breadth