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Université Paris Sud - Paris XI (23/06/1999), Aspect Alain (Dir.)
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MIROIRS ATOMIQUES : DIFFRACTION EN INCIDENCE RASANTE ET RUGOSITE D'UN MIROIR MAGNETIQUE
Laurent Cognet1

Nous présentons l'étude de la diffraction en incidence rasante d'atomes de rubidium froids sur une onde évanescente. Cette étude a été effectuée en incidence normale, en utilisant une onde évanescente périodique glissante pour simuler l'incidence oblique. En s'appuyant sur un modèle non scalaire utilisant des transitions Raman stimulées entre sous-niveaux Zeeman de l'atome, nous avons expliqué le signe et le nombre des ordres de diffraction observés. Les rôles primordiaux de la polarisation des composantes de l'onde évanescente et de l'état interne initial de l'atome ont également été montrés. De plus, l'étude de l'efficacité de diffraction a révélé une modulation que nous interprétons comme le résultat d'interférences entre plusieurs trajectoires atomiques dans l'onde évanescente. Les calculs utilisant le modèle semi-classique de Landau-Zener (à 2 ou 3 niveaux) ou la résolution numérique de l'équation de Schrödinger (à 2, 3 ou 5 niveaux) ont permis de confirmer la phase et la période des oscillations obtenues, et en particulier leur grande sensibilité à l'interaction de van der Waals entre l'atome et la paroi diélectrique. Nous présentons par ailleurs l'étude d'un miroir pour atomes paramagnétiques constitué d'un réseau de fils parcourus par un courant. La hauteur du potentiel réflecteur associé au champ magnétique du miroir a été mesurée en fonction de l'état interne de l'atome. De plus, en mesurant la distribution angulaire des atomes après rebond, le caractère non-spéculaire de la réflexion a été mis en évidence et interprété par une rugosité du miroir. L'influence de la parité du nombre de fils sur cette rugosité a été démontrée ainsi que celle de la direction du champ magnétique directeur. Cette rugosité a pu être réduite grâce à l'utilisation de fils de compensation.
1:  LCFIO - Laboratoire Charles Fabry de l'Institut d'Optique
lcf-oa
Miroirs à atomes Interférences atomiques Miroir magnétique Optique atomique Modèle de Landau-Zener Réflexion diffuse Diffraction d'ondes de matière Effets de taille finie

We present a study of the diffraction of cold rubidium atoms at grazing incidence from an evanescent wave. This study was done in normal incidence using a evanescent standing wave moving along the glass-vacuum interface to simulate the grazing incidence geometry. The sign and the number of the diffraction orders is interpreted using a non-scalar theory based on stimulated Raman transitions between Zeeman sublevels of the atom. The key roles of both the polarization of the evanescent wave and of the initial atomic internal state have been demonstrated. In addition, the study of the diffraction efficiency has revealed an oscillation which we interpret as an interference between different atomic trajectories in the evanescent wave. Calculations based on the semi-classical Landau-Zener model (with 2 or 3 levels) or on the numerical resolution of the Schrödinger equation (with 2, 3 or 5 levels) allowed us to confirm the phase and the period of the observed oscillation, and showed their high sensitivity to the van der Waals atom-wall interaction. We also present a study of a current carrying magnetic mirror for paramagnetic atoms. The maximum of the reflecting potential associated with the magnetic field has been measured as a function of the internal atomic state. By measuring the angular distribution of the reflected atoms, we have demonstrated the presence of non-specular reflection which which we relate to the roughness of the mirror. The influence of the parity of the number of wires and the effect of an improperly oriented bias field on the measured roughness have been shown. This roughness has been reduced by adding extra wires to compensate for the finite size effects.