MATIÈRE (physique)Plasmas

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États de la matière

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Irving Langmuir et E. D. MacArthur

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Sinclair Lewis, Frank Kellogg, Albert Einstein et Irving Langmuir

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Aurore boréale

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Propagation d'ondes dans les plasmas

Les plasmas sont le siège de phénomènes ondulatoires très variés, en particulier en présence d'un champ magnétique brisant le caractère isotrope du plasma. Au moins pour les ondes de faible amplitude, on peut toujours se ramener à l'étude des ondes planes où toutes les grandeurs associées à l'onde, champ électrique, champ magnétique, perturbation de densité, etc., s'écrivent sous la forme A(r,t) = A0 cos(ωt — k.r – ϕ) où ω est la fréquence angulaire, k le vecteur d'onde et ϕ la phase de l'onde considérée. Pour une onde donnée, les grandeurs ω et k sont liées par une relation de dispersion que l'on peut noter ω = f(k). Les caractéristiques de l'onde sont fonctions de la géométrie respective du vecteur d'onde k, du champ électrique de l'onde E, et éventuellement du champ magnétique B régnant dans le plasma lui-même, indépendamment de l'onde. Pour un plasma non magnétisé (B = 0), on distingue les ondes longitudinales (k // E) et les ondes transversales (k E). Il existe deux types d'ondes longitudinales, les ondes plasmas électroniques, dans lesquelles seuls les électrons sont mis en mouvement, et les ondes pseudo-sonores, encore appelées ondes acoustiques ioniques, dans lesquelles les électrons et les ions participent au mouvement d'oscillation. Les ondes plasmas électroniques, celles-là mêmes qui furent découvertes par Langmuir, ont en fait une fréquence angulaire légèrement supérieure à ωp, soit :

Comme l'a démontré Landau, elles s'amortissent d'autant plus que le paramètre kλD est élevé, en pratique dès qu'il dépasse la valeur 0,2 ou 0,3. Les ondes acoustiques ioniques n'existent en fait que si la condition ZTe ⪢ Ti est vérifiée,[...]

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Écrit par :

  • : docteur d'État, directeur de recherche au C.N.R.S.

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Patrick MORA, « MATIÈRE (physique) - Plasmas », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 08 octobre 2018. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-plasmas/