maser.
Publié le 08/12/2021
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maser. n.m., appareil destiné à amplifier les signaux faibles du domaine des
radiofréquences avant leur détection par les moyens classiques. Le mot est formé des
initiales de l'expression anglaise Microwave Amplification by Stimulated Emission of
Radiation (amplification de micro-ondes par émission stimulée de radiations). Le maser,
comme le laser, utilise les principes physiques de la photoémission et de la
photoabsorption. Mis en présence d'un rayonnement de fréquence f = dE/h (où h
représente la constante de Planck) et d'intensité I(f ), une partie des électrons du
cortège électronique d'un atome se trouvant à un niveau d'énergie E 1 passe à un niveau
d'énergie supérieur E2 = E1 + dE. Leur désexcitation vers le niveau E1 s'effectue de deux
manières possibles : l'émission spontanée, proportionnelle à la population du niveau E 2,
et l'émission induite, proportionnelle à l'intensité I(f ) et à la population du niveau E2.
Ces deux formes de désexcitation existent simultanément, mais sont plus ou moins
importantes selon la fréquence excitatrice. Dans le domaine des micro-ondes, dont la
longueur d'onde est de l'ordre du centimètre, l'émission induite est prépondérante. Si le
niveau excité E 2 est peuplé par une opération appelée pompage, une onde incidente de
fréquence f provoque l'émission d'un rayonnement à la même fréquence. L'onde
incidente est donc amplifiée.
Le maser à ammoniac est fondé sur ce principe. Les molécules d'ammoniac NH3 ont
deux niveaux d'énergie possibles, correspondant à deux positions de l'atome d'azote. Si
une majorité de molécules de niveau élevé est placée dans une cavité résonante,
chaque désexcitation provoque le passage d'une autre molécule au niveau supérieur. La
cavité fonctionne en oscillateur dont la fréquence de 24 000 MHz constitue un étalon de
fréquence (horloge atomique). Le maser à rubis est formé d'un cristal possédant des
ions semi-libres pouvant occuper trois niveaux d'énergie E1 < E 2 < E 3. À l'aide d'un
rayonnement électromagnétique convenable, le niveau E3 est peuplé à partir du niveau
E1 (pompage). Un signal d'entrée de fréquence f = (E3 - E2)/h est amplifié continûment,
car il induit le retour des ions au niveau E2. Le maser de Pleumeur-Bodou a une
fréquence de pompage de 30 300 MHz et fonctionne à une fréquence de 4 170 MHz. Il
permet d'amplifier, presque sans bruit de fond, les signaux provenant des satellites de
télécommunication.
Complétez votre recherche en consultant :
Les corrélats
Pleumeur-Bodou
radioastronomie - Les mécanismes du rayonnement radio - Raies atomiques
et raies moléculaires
maser. n.m., appareil destiné à amplifier les signaux faibles du domaine des
radiofréquences avant leur détection par les moyens classiques. Le mot est formé des
initiales de l'expression anglaise Microwave Amplification by Stimulated Emission of
Radiation (amplification de micro-ondes par émission stimulée de radiations). Le maser,
comme le laser, utilise les principes physiques de la photoémission et de la
photoabsorption. Mis en présence d'un rayonnement de fréquence f = dE/h (où h
représente la constante de Planck) et d'intensité I(f ), une partie des électrons du
cortège électronique d'un atome se trouvant à un niveau d'énergie E 1 passe à un niveau
d'énergie supérieur E2 = E1 + dE. Leur désexcitation vers le niveau E1 s'effectue de deux
manières possibles : l'émission spontanée, proportionnelle à la population du niveau E 2,
et l'émission induite, proportionnelle à l'intensité I(f ) et à la population du niveau E2.
Ces deux formes de désexcitation existent simultanément, mais sont plus ou moins
importantes selon la fréquence excitatrice. Dans le domaine des micro-ondes, dont la
longueur d'onde est de l'ordre du centimètre, l'émission induite est prépondérante. Si le
niveau excité E 2 est peuplé par une opération appelée pompage, une onde incidente de
fréquence f provoque l'émission d'un rayonnement à la même fréquence. L'onde
incidente est donc amplifiée.
Le maser à ammoniac est fondé sur ce principe. Les molécules d'ammoniac NH3 ont
deux niveaux d'énergie possibles, correspondant à deux positions de l'atome d'azote. Si
une majorité de molécules de niveau élevé est placée dans une cavité résonante,
chaque désexcitation provoque le passage d'une autre molécule au niveau supérieur. La
cavité fonctionne en oscillateur dont la fréquence de 24 000 MHz constitue un étalon de
fréquence (horloge atomique). Le maser à rubis est formé d'un cristal possédant des
ions semi-libres pouvant occuper trois niveaux d'énergie E1 < E 2 < E 3. À l'aide d'un
rayonnement électromagnétique convenable, le niveau E3 est peuplé à partir du niveau
E1 (pompage). Un signal d'entrée de fréquence f = (E3 - E2)/h est amplifié continûment,
car il induit le retour des ions au niveau E2. Le maser de Pleumeur-Bodou a une
fréquence de pompage de 30 300 MHz et fonctionne à une fréquence de 4 170 MHz. Il
permet d'amplifier, presque sans bruit de fond, les signaux provenant des satellites de
télécommunication.
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Pleumeur-Bodou
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