Microscopie de Photoïonisation : une étude classique, semi-classique et quantique
Photoionization Microscopy : a classical, semiclassical and quantum study
Résumé
Photoionization microscopy is a technique that allows obtaining a macroscopic image of an electronic wave function which is usually confined into an atom. The experiment consists in ionizing an atom just above the threshold in a static electric field. The classical study of the movement of an electron in a combined coulombian and electric field shows that a infinite number of trajectories lead to a single point. In a quantum point of view, the partial wave functions which follow these trajectories interfere, and this phenomena is visualized on a position sensitive detector. This thesis proposes a classical, semiclassical and quantum study of photoionization microscopy. Our simulations of wave packet propagation use a Slit-Operator algorithm, and we propose a systematic study of Hydrogen. We show that it is possible to visualize by photoionization microscopy resonant Stark state in the continuum of Hydrogen, where the dark fringes of the interferences are linked with the nodes of the wave function. Furthermore, we describe the effect of the electonic core of non hydrogenic atoms on the microscopy of these states.
La microscopie de photoïonisation est une technique qui permet d'obtenir une image macroscopique de la fonction d'onde électronique habituellement confinée autour d'un atome. L'expérience consiste à photoïoniser près du seuil un atome en présence d'un champ électrique statique. Le traitement classique du mouvement d'un électron se déplaçant dans un champ coulombien en présence d'un champ électrique statique, montre qu'une multitude de trajectoires électroniques mènent à un point de l'espace classiquement accessible. Quantiquement, les ondes partielles associées à ces trajectoires interfèrent, et ce phénomène est directement mesurable au moyen d'un détecteur sensible en position. Cette thèse propose une étude classique, semi-classique et quantique de la microscopie de photoïonisation. L'originalité de ce travail est le développement de simulations par propagation de paquets d'ondes grâce un algorithme de type Split-Operator. Nous proposons une étude systématique de l'Hydrogène et montrons qu'il est possible d'observer à l'aide d'un microscope de photoïonisation, la fonction d'onde des états Stark résonants du continuum d'ionisation de l'Hydrogène. Enfin nous décrivons l'effet du cœur électronique sur la microscopie d'atomes non-hydrogénoïdes.