Realisation d'un etalon de frequence a 778 nm : mesure absolue des frequences 2s-8s/d des atomes d'hydrogene et de deuterium et determination de la constante de rydberg

• Auteur / Autrice : BEATRICE DE BEAUVOIR
• Direction : François Biraben
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

L'objet de cette these est la construction d'un laser etalon a 778 nm pour realiser une mesure absolue des frequences 2s-8s/d des atomes d'hydrogene et de deuterium. Cet etalon de frequence est une diode laser stabilisee en frequence sur une transition a deux photons 5s-5d de l'atome de rubidium. Les performances metrologiques de ce laser etalon sont 10 fois meilleures que celles du laser he-ne stabilise sur l'iode. La frequence de ce laser a ete mesuree au cours de cette these grace a une chaine de multiplication de frequence situee a l'observatoire de paris. L'etude des caracteristiques metrologiques de la fibre optique reliant nos laboratoires a montre que le passage du faisceau du laser etalon dans celle-ci ne deteriorait pas ses proprietes metrologiques. Les transitions 2s-8s/d sont excitees dans un jet atomique par un laser titane-saphir. Plusieurs effets parasites deplacent et elargissent les raies etudiees. Pour s'affranchir de ces effets, une forme de raie theorique est ajustee sur les signaux experimentaux. Elle tient compte en particulier de l'effet stark lineaire sur les niveaux excites. La comparaison en frequence du laser d'excitation et du laser etalon donne la frequence absolue de la raie etudiee. On en deduit la valeur de la constante de rydberg: r = 109737,3156849 (10)cm#-#1 ce resultat, qui est le plus precis a ce jour, est en bon accord avec celui obtenu a munich en 1995 sur les transitions 1s-2s et 2s-4d. En comparant les mesures du deuterium a celle de l'hydrogene, on determine la valeur du deplacement de lamb de l'etat 2s du deuterium: l#2#s#-#2#p = 1059,228 (9)mhz cette mesure ameliore l'incertitude sur cette valeur de deux ordres de grandeur ; elle est en bon accord avec la derniere mesure de cette quantite. L'incertitude sur ces resultats approche celle des calculs d'electrodynamique quantique donnant les valeurs theoriques des niveaux d'energie