Published November 23, 1990 | Version v1
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Zeeman effect in the Rydberg states of NO, probed by resonantly enhanced multiphoton ionisation

Description

This work is dedicated to the study of the magnetic field effects on the electronic structure of Rydberg states of a diatomic molecule, nitric oxide (NO). Rydberg states are probed by one and two color resonantly enhanced multiphoton ionisation, with the help of tunable pulsed dye lasers. The strength of the coupling between the Rydberg electron and the molecular core follows scaling laws with principal quantum number (n) and we have been able to observe within a constant magnetic field, weak, intermediate and 'strong' field regime, by probing higher lying Rydberg states. Thus the spin-orbit coupling dominates the structure of the ground state. In non penetrating Rydberg states, the electronic fine structure is determined by long range interactions, due to quadrupole field and ionic core polarizability. These anisotropic terms vanish rapidly with n and we observe for the first time the Pashen-Back effect for the electronic angular momentum in molecules. The competition between intra-molecular coupling and external field interaction is analysed - with the help of a perturbation treatment. Furthermore, a model based on the multichannel quantum defect theory is proposed, which can be applied to a larger energy scale. Finally, diamagnetic Zeeman effect is observed at high resolution for the first time in a molecule. The results are interpreted in terms of level shifts and mixing between nf and np Rydberg series by the quadratic Zeeman effect. (author)

Abstract (French)

L'objet de ce travail est l'etude des effets d'un champ magnetique sur la structure electronique des etats de Rydberg d'une molecule diatomique, le monoxyde d'azote (NO). Les etats de Rydberg de NO sont observes par ionisation multiphotonique resonante a une et deux couleurs (double resonance), au moyen de lasers a impulsions accordables en frequence. L'intensite des couplages entre l'electron de Rydberg et le coeur moleculaire suit des lois d'echelle en fonction du nombre quantique principal (n), et nous avons observe, avec un champ magnetique constant, des situations de champ faible, intermediaire et 'fort', en sondant des etats de Rydberg de plus en plus eleves. Ainsi le couplage spin-orbite domine dans l'etat fondamental alors que l'effet Paschen-Back pour le spin se manifeste pour les premiers etats de Rydberg. Dans les etats de Rydberg non penetrants, la structure electronique est determinee par les interactions a longue portee, dues a l'anisotropie du potentiel moleculaire. Ces termes anisotropes diminuent rapidement avec n, et nous observons pour la premiere fois l'effet Paschen-Back pour le moment orbital electronique dans une molecule. La competition entre les couplages intra-moleculaires et l'interaction avec le champ magnetique externe est analysee, pour les premiers etats de Rydberg par un calcul perturbatif. De plus, un modele base sur la theorie du defaut quantique et valable dans un plus grand domaine d'energie, est propose. Enfin, le diamagnetisme est mis en evidence pour la premiere fois a haute resolution dans une molecule. Les resultats sont interpretes quantitativement en terme de deplacement de niveaux et de melange entre series np et nf par le terme diamagnetique. (auteur)

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Original title (French)
Effet Zeeman dans les etats de Rydberg de NO sondes par ionisation multiphotonique resonnante

Publishing Information

Imprint Pagination
260 p.
Report number
FRNC-TH--13714

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Notes
185 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses