Diffusion Rayleigh-Brillouin dans les gaz comprimés

Abstract

Nous avons étudié par diffusion Rayleigh-Brillouin les phénomènes de relaxation de l'énergie interne dans plusieurs gaz polyatomiques (O2, N 2, CH4, CO2 et SF6). Les résultats ont été comparés aux prédictions théoriques de l'hydrodynamique translationnelle de Desai, Kapral et Weinberg, que nous avons généralisée à deux processus de relaxation successifs. Les corrections de nonidéalité des gaz ont été effectuées avec soin. Nous obtenons un excellent accord entre la théorie et l'expérience dans le large domaine de pression étudié. Ceci nous a permis d'étudier théoriquement l'évolution des largeurs de raie au cours d'un processus de relaxation. On voit notamment l'influence de la relaxation de vibration sur la partie centrale du spectre, la relaxation de rotation se manifestant sur le doublet Brillouin. Nous avons pu d'autre part déterminer pour chaque gaz le nombre moyen de chocs Zrot nécessaire à l'excitation des niveaux d'énergie de rotation. On a trouvé : O2, Zrot = 4,3 ± 0,5 ; N2, Zrot = 4,7 ± 0,5; CH4, Zrot = 9,5 ± 0,5; CO2, Zrot = 3,0 ± 0,5; SF6, Zrot = 2,5 ± 0,5 ; ce qui est comparable aux valeurs obtenues par les méthodes acoustiques