MATIÈRE (physique)Plasmas

L'écart à l'équilibre thermodynamique, que caractérise l'existence de fonctions de distribution très différentes de la distribution maxwellienne, peut se manifester également dans le cadre de l'interaction entre le rayonnement électromagnétique et la matière. On sait que, à l'équilibre thermodynamique, le rayonnement électromagnétique est décrit par la loi de Planck, qui relie la densité d’énergie électromagnétique à une longueur d'onde donnée à la température, indépendamment de la nature exacte des processus d'émission, d'absorption, ou de diffusion du rayonnement. Cette loi, dite également loi du corps noir, suppose que les distances moyennes parcourues par les photons soient petites devant les dimensions du système considéré : on dit alors que le milieu est optiquement épais. Dans l'autre limite, correspondant aux milieux optiquement minces, le spectre du rayonnement n'est plus donné par la loi de Planck, et sa structure dépend des processus d'émission, d’absorption et de diffusion mis en jeu. Dans les plasmas, les émissions peuvent être dues aux transitions entre niveaux atomiques ou ioniques, ou encore au rayonnement d'électrons libres soumis à la force magnétique (rayonnement cyclotron, ou synchrotron quand le mouvement est relativiste), ou au champ électrique d'un ion au cours d'une collision binaire (rayonnement de freinage, également appelé Bremsstrahlung).