RAYONNEMENT, physique

Terme général désignant toute forme d'énergie en mouvement. Il s'agit le plus souvent d'un rayonnement ondulatoire, c'est-à-dire de la propagation d'un champ : rayonnement électromagnétique (ondes radioélectriques, rayons X, lumière, etc.), rayonnement élastique (son, ultrason, etc.), rayonnement gravitationnel (ondes gravitationnelles). Par extension, on appelle rayonnement corpusculaire un mouvement d'ensemble d'un système de particules transportant de l'énergie et de l'impulsion (propriété caractéristique de tout rayonnement) qui, d'ordinaire, a été primitivement considéré comme de nature ondulatoire : rayonnement α, rayonnement β, rayonnement cosmique (primaire), etc. En revanche, la propagation d'une onde « associée », au sens de la mécanique quantique, ne constitue pas un phénomène de rayonnement.

On distingue l'émission du rayonnement (problème des sources), la propagation du rayonnement (problème du rayonnement « libre ») et son interaction avec la matière (problème de l'absorption et de la diffusion) ; par exemple, dans le cas du rayonnement électromagnétique :

1. L'émission. Toute perturbation locale d'un champ donne naissance à un rayonnement. En physique classique, cette perturbation est d'ordinaire associée au mouvement accéléré d'une charge électrique (électron, ion, proton, etc.). Une source en mouvement uniforme ne rayonne pas. Une source en mouvement accéléré engendre un rayonnement à spectre discret (par exemple, spectre de raies des atomes) ou à spectre continu (par exemple, rayonnement X dû au freinage des électrons) selon que le mouvement est respectivement périodique ou apériodique. Les sources périodiques peuvent être classées en dipôles oscillants, quadripôles oscillants, etc.

2. La propagation. Le rayonnement « libre » est décrit par un potentiel vectoriel A(r, t), d'où dérivent les champs électrique et magnétique.

Ce rayonnement libre peut être décomposé en ondes planes progressives.

3. L'interaction avec la matière. Elle consiste en la diffusion et l'absorption du rayonnement. L'absorption peut être suivie, après un certain intervalle de temps, de réémission (luminescence), ou bien l'énergie absorbée change de forme (effet photoélectrique, création de paires électron-positron, etc.). La diffusion, qu'on peut concevoir comme une absorption avec réémission simultanée, se fait sur la même fréquence (diffusion Thomson) ou sur une fréquence modifiée (effet Compton, effet Raman).

—  Viorel SERGIESCO

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Pour citer l’article

Viorel SERGIESCO, « RAYONNEMENT, physique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 17 février 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/rayonnement-physique/