Pour comprendre l’impact des méthodes optiques sur le développement de la spectroscopie radiofréquence (RF) et micro-onde, il est utile de dresser rapidement un état de l’art dans ce domaine avant l’avènement de ces méthodes.
Les expériences pionnières du groupe d’Isidor Rabi à la fin des années 1930 utilisaient des jets atomiques [Rabi et Cohen (1934)] et des dispositifs de sélection de l’état interne du type de ceux introduits par Otto Stern et Walther Gerlach [Gerlach et Stern (1924)]. Dans ces dispositifs, les atomes suivent des trajectoires qui dépendent de leur état de spin. Par conséquent, un basculement de spin induit par un champ RF ou micro-onde résonnant se traduit par une modification de la trajectoire atomique qui peut être mesurée en focalisant les atomes sur un détecteur [Ramsey (1956)].
La prochaine étape importante fut l’extension de la résonance magnétique à des échantillons liquides ou solides dans lequel le nombre d’atomes était bien plus grand que dans un jet atomique. Deux groupes différents réussirent à détecter la résonance magnétique par des méthodes purement radioélectriques, chacun donnant une interprétation différente de ses résultats. Le groupe de Felix Bloch observa le phénomène d’induction nucléaire en utilisant deux bobines RF perpendiculaires, l’une pour produire le champ RF, la seconde pour détecter la tension induite par la magnétisation tournante de l’échantillon qui apparaît à résonance [Bloch et al. (1946)]. Le groupe d’Edwin Purcell observa une absorption résonnante et interpréta ce résultat par des transitions entre deux niveaux d’énergie quantifiés du système atomique [Purcel…