Ce que vous devez savoir sur les tubes laser
La molécule de CO₂ est une molécule à symétrie linéaire, avec les deux atomes d'oxygène de part et d'autre de l'atome de carbone, conformément à la position d'équilibre des atomes. Les atomes de la molécule sont en mouvement constant et vibrent continuellement autour de leurs positions d'équilibre. Selon la théorie des vibrations moléculaires, le CO₂ vibre de trois manières différentes.
- Les deux atomes d'oxygène vibrent perpendiculairement à l'axe moléculaire et dans le même sens, tandis que les atomes de carbone vibrent dans le sens opposé, également perpendiculairement à l'axe moléculaire. Comme les vibrations des trois atomes sont synchronisées, on les appelle aussi vibrations de déformation.
- Deux atomes d'oxygène vibrent dans des directions opposées le long de l'axe moléculaire, c'est-à-dire que les deux atomes d'oxygène atteignent simultanément leurs valeurs maximales et d'équilibre de vibration, tandis que les atomes de carbone de la molécule restent immobiles ; leur vibration est donc appelée vibration symétrique.
- Trois atomes vibrent le long de l'axe de symétrie, les atomes de carbone vibrant dans la direction opposée à celle des deux atomes d'oxygène ; on parle alors d'énergie vibrationnelle antisymétrique. Ces trois types de vibrations correspondent à différents groupes de niveaux d'énergie.
Le laser à dioxyde de carbone est un laser moléculaire. Sa substance principale est la molécule de dioxyde de carbone. Il peut présenter plusieurs états d'énergie selon sa forme vibrationnelle et rotationnelle.
Le mélange gazeux de dioxyde de carbone forme un plasma par la libération d'électrons à basse pression. Conformément à la loi de distribution de Maxwell-Boltzmann, les molécules du plasma adoptent divers états excités. Certaines présentent des états de haute énergie qui se manifestent par des oscillations asymétriques. Par émission naturelle, cet état de haute énergie se désexcite vers une forme oscillante symétrique et émet des photons susceptibles de se propager dans toutes les directions.