Numéro
J. Phys. France
Volume 48, Numéro 8, août 1987
Page(s) 1299 - 1309
DOI https://doi.org/10.1051/jphys:019870048080129900
J. Phys. France 48, 1299-1309 (1987)
DOI: 10.1051/jphys:019870048080129900

Light absorption by a collisional system

H. Van Regemorter

Observatoire de Paris, 92190 Meudon, France


Abstract
Perturbation theory is applied to the interaction between a binary collisional system and a weak radiation field to obtain the rate of induced absorption or the line profile of an optically allowed transition at low density. The collisional system wave functions are not affected by the radiation field and appropriate different expansions of these functions must be used for the two electron-atom or atom-atom systems under study. Unified expressions of the profile are given which converges to the impact limit at small detunings. The semi-classical approach of the collisional problem is given to underline the correspondence with the usual autocorrelation formalism. Both approaches break down for large detunings where a quantum collisional theory must be used.


Résumé
La théorie des perturbations appliquée à l'étude de l'interaction entre un champ faible et un système collisionnel binaire permet d'obtenir l'expression du taux d'absorption induit par collisions ou le profil spectral d'une transition optiquement permise à faible densité. Les fonctions d'onde du système collisionnel ne sont pas affectées par le champ radiatif et différents développements de ces fonctions sont utilisés suivant la nature du système: atome-électron ou atome-atome. Des expressions unifiées du profil sont données qui convergent vers la limite « impact » pour les petits désaccords Δω. L'approche semi-classique du problème collisionnel est donnée pour établir la correspondance avec le formalisme de la fonction d'autocorrélation. Aux grands désaccords ces deux approches sont en défaut et il est nécessaire d'utiliser un modèle collisionnel quantique.

PACS
3270J - Line shapes, widths, and shifts.
3280 - Photon interactions with atoms.
3450 - Scattering of atoms and molecules.

Key words
atom atom collisions -- atomic spectra -- atomic spectral line breadth -- light absorption -- perturbation theory -- wave functions