Ondes electromagnetiques dans un plasma

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taupin98
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Ondes electromagnetiques dans un plasma

Message par taupin98 » jeu. déc. 21, 2017 12:18 am

Bonjour tout le monde, pour une pulsation supérieure a la pulsation du plasma on trouve la vitesse de phase est égale à la vitesse de groupe donc la dispersion disparait mais ce que j 'ai pas compris c'est le fait de dire que "l'inertie des électrons fait qu'ils ne bougent pas et le milieu se comporte comme le vide"

d'abord l'inertie c'est la tendance d'un corps à conserver sa vitesse mais j'ai besoin de plus d'informations quant à l'inertie des électrons

et puis qu'est ce qu'on veut dire physiquement par "non relativiste "

et enfin le paradoxe que j'observe c'est que la valeur moyenne de la puissance cédée par le champ aux electrons est nulle mais quand meme ils se deplacent mais d'ou leur vient l'energie cinetique pour se deplacer , je comprends bien que si le champ leur fournit pas de l'energie il y aura d'interactions
ce qui contredit le fait que dans le plasma pas d'effet joule mais comment ils se deplacent et pourquoi on a dit que "l'inertie des électrons fait qu'ils ne bougent pas"
et merci

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Hibiscus
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Re: Ondes electromagnetiques dans un plasma

Message par Hibiscus » jeu. déc. 21, 2017 12:26 am

taupin98 a écrit :
jeu. déc. 21, 2017 12:18 am
pour une pulsation supérieure a la pulsation du plasma on trouve la vitesse de phase est égale à la vitesse de groupe donc la dispersion disparait
La fréquence de Langmuir (pour parler joliement), correspond à la fréquence des oscillations des charges au sein du plasma.
Pour qu'une onde électromagnétique puisse pénétrer ce plasma, sa pulsation doit évidemment être supérieure à la pulsation plasma.
ça, c'est bon. Ensuite, la dispersion disparaît = comprendspas
taupin98 a écrit :
jeu. déc. 21, 2017 12:18 am
"l'inertie des électrons fait qu'ils ne bougent pas et le milieu se comporte comme le vide"
Les électrons, à faible température, bougent à la pulsation plasma, justement....
taupin98 a écrit :
jeu. déc. 21, 2017 12:18 am
et puis qu'est ce qu'on veut dire physiquement par "non relativiste "
De vitesse négligeable devant la vitesse de la lumière. Et donc les influences de la relativité sur l'espace-temps propre aux particules considérées, prrrtttt --'
taupin98 a écrit :
jeu. déc. 21, 2017 12:18 am
valeur moyenne de la puissance cédée par le champ aux electrons
Moyennement nulle, veut pas dire nulle.
taupin98 a écrit :
jeu. déc. 21, 2017 12:18 am
dans le plasma pas d'effet joule
Le plasma possède une résistance de l’ordre de quelques ohms (c'est le principe de la fusion par confinement inertiel quand même, de chauffer le bordel et d'utiliser un peu l'effet joule.)
taupin98 a écrit :
jeu. déc. 21, 2017 12:18 am
l'inertie des électrons fait qu'ils ne bougent pas
L'inertie des ions ?
taupin98 a écrit :
jeu. déc. 21, 2017 12:18 am
la puissance cédée par le champ aux electrons est nulle mais quand meme ils se deplacent mais d'ou leur vient l'energie cinetique pour se deplacer , je comprends bien que si le champ leur fournit pas de l'energie il y aura d'interactions
La force de coulomb ? Tu sais, les électrons qui se repoussent, les ions pas loin, toussa, toussa..
Même si ce n'est qu'une partie de la réponse, ça donne déjà un argument contre l'immobilité (des électrons seulement)
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Néodyme
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Re: Ondes electromagnetiques dans un plasma

Message par Néodyme » jeu. déc. 21, 2017 10:02 am

On mélange tout là je crois.
pour une pulsation supérieure a la pulsation du plasma on trouve la vitesse de phase est égale à la vitesse de groupe donc la dispersion disparait
-- Une onde électromagnétique transverse se propage dans un plasma dès que \( \omega > \omega_P \). Elle est dispersive.
-- La vitesse de groupe est égale à la vitesse de phase et la dispersion disparait dans la limite où \( \omega \gg \omega_P \).

C'est dans cette limite (\( \omega \gg \omega_P \)) qu'on peut dire que le plasma se comporte comme le vide, car alors la relation de dispersion est la même que dans le vide (\( \omega =kc \)). De façon imagée, on peut dire que la pulsation est tellement élevée, donc la fréquence de variation du champ électrique tellement élevée, que les électrons n'ont pas le temps de suivre le mouvement. Et donc tout ce passe comme s'ils n'étaient pas là, comme dans le vide donc. Ils n'ont pas le temps de suivre car mettre en mouvement un objet de masse \( m_e \), à cause de son inertie, n'est pas instantané. Tu vois d'ailleurs dans la formule de \( \omega_P \) que si tu fais tendre \( m_e \) vers 0, alors \( \omega_P \) devient infinie et il n'est plus possible d'être dans la limite \( \omega \gg \omega_P \) : les électrons suivront toujours le mouvement.
et puis qu'est ce qu'on veut dire physiquement par "non relativiste "
Vitesse des électrons très petite devant celle de la lumière. Tu montres alors avec des ordres de grandeur que la force de Lorentz magnétique est négligeable devant celle électrique, donc pas de B dans l'équation du mouvement des électrons.
et enfin le paradoxe que j'observe c'est que la valeur moyenne de la puissance cédée par le champ aux electrons est nulle
En moyenne seulement. Mais de façon instantanée, il y a échange d'énergie entre le champ et les électrons : l'énergie passe de l'un à l'autre. C'est typique d'un phénomène ondulatoire.
La fréquence de Langmuir (pour parler joliement), correspond à la fréquence des oscillations des charges au sein du plasma.
Pour qu'une onde électromagnétique puisse pénétrer ce plasma, sa pulsation doit évidemment être supérieure à la pulsation plasma.
Je ne vois pas ce que ça a d'évident ?
Le plasma possède une résistance de l’ordre de quelques ohms
Pas dans le modèle utilisé pour étudier les ondes électromagnétiques dans le plasma. Dans ce modèle il n'y a strictement pas de résistance.
Après en vrai oui, mais ça dépend du plasma (quelques ohm comme ça ça ne veut rien dire).

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Hibiscus
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Re: Ondes electromagnetiques dans un plasma

Message par Hibiscus » jeu. déc. 21, 2017 11:41 am

Néodyme a écrit :
jeu. déc. 21, 2017 10:02 am
La fréquence de Langmuir (pour parler joliement), correspond à la fréquence des oscillations des charges au sein du plasma.
Pour qu'une onde électromagnétique puisse pénétrer ce plasma, sa pulsation doit évidemment être supérieure à la pulsation plasma.
Je ne vois pas ce que ça a d'évident ?
J'ai un peu oublié les modèles de plasma vus en prépas. ya pas \( \Gamma \), la longueur de Debye, ou le degré d'ionisation, right ?
Sinon, bah, puisque
Si les électrons d'une zone du plasma sont déplacés, alors les ions de cette zone, n'ayant pas/peu bougé (lourds), exercent sur ces électrons une Coulomb attractive. Ceux-ci vont donc revenir vers leur position initiale, et bis repetita...
Donc si tu veux faire passer une onde, tu as besoin d'avoir une pulsation plus importante que cette oscillation. En considérant ton onde comme un paquet que tu donnes à un électron. Si tu as des paquets à lui donner moins souvent qu'il ne fait son aller-retour, tu vas pas faire sortir beaucoup de paquets de ton usine à elfes-électrons.. . Bien sur, c'est imagé, 1d merdique, mais ça reste conceptuellement visualisable..
(Evidemment, ça marche pas dans des plasmas électrons-positrons, qui sont monnaie courante là haut...)

Si tu préfères, (et tu le sais bien), ya un terme \( \sqrt{\omega^2-\omega_p^2} \) qui apparaît plus tard itou ..
Et si tu veux aller jusqu'aux coefficients de transmission, pas trop de problème non plus...

Si tu veux un autre argument pour "évident", les métaux brillent. (leur pulsation plasma est UV pour la plupart, ils réfléchissent la lumière visible).
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Re: Ondes electromagnetiques dans un plasma

Message par oty20 » jeu. déc. 21, 2017 8:24 pm

Cher hibiscus , cette vision d'usine d'ouvrier électrons est tout a fait intéressante , mais j'avoue qu'elle m'a induit a douté des explications que je m' etais fait, le fait que l'onde passe si la pulsation est sup a celle du plasma , c'est les équations de maxwell qui ont révéler ce phénomène , a l'encontre de ce que tu as fait , le raisonnement que tu as fait permet d'intuité et prédire les résultats auxquelles on doit aboutir , je m'etais expliquer les resultats par le fait que si la pulsation etait >> que celle du plasma , les électrons du plasma vont tout simplement choisir d'ignorer l’énergie de l'onde et de se fait elle va passé , a contrariori , si la pulsation était plus faible que celle du plasma , alors je l'expliquais par l’absorption de cette énergie , ce qui aura pour rôle de l'atténuer et par suite elle passera pas . Dans ta vision ce que je ne comprend pas , c'est que quand tu lui donne des paquets d'onde qu'est ce qu'il en fait ? pourquoi c'est le nombre de paquet qu'il reçoit est déterminant ? deja dans le cours on a fait l'étude sur une OPPH il me semble , c'est a dire une seule pulsation , ce n'est pas le modèle de train d'onde non ? Merci
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Re: Ondes electromagnetiques dans un plasma

Message par Hibiscus » jeu. déc. 21, 2017 8:54 pm

J'ai pas parlé de paquets d'onde. Juste de paquets..
Et comme j'ai précisé c'est une approche merdique, juste pour illustrer l'idée. Pas du tout un truc sérieux. Et certainement pas antérieur à Maxwell qui doivent être la seule approche scientifiquement convenable
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Re: Ondes electromagnetiques dans un plasma

Message par Néodyme » jeu. déc. 21, 2017 9:42 pm

Hibiscus a écrit :
jeu. déc. 21, 2017 11:41 am
Si les électrons d'une zone du plasma sont déplacés, alors les ions de cette zone, n'ayant pas/peu bougé (lourds), exercent sur ces électrons une Coulomb attractive. Ceux-ci vont donc revenir vers leur position initiale, et bis repetita...
Donc si tu veux faire passer une onde, tu as besoin d'avoir une pulsation plus importante que cette oscillation. En considérant ton onde comme un paquet que tu donnes à un électron. Si tu as des paquets à lui donner moins souvent qu'il ne fait son aller-retour, tu vas pas faire sortir beaucoup de paquets de ton usine à elfes-électrons.. . Bien sur, c'est imagé, 1d merdique, mais ça reste conceptuellement visualisable..
(Evidemment, ça marche pas dans des plasmas électrons-positrons, qui sont monnaie courante là haut...)
Si je prends un système masse-ressort, il oscille naturellement à la pulsation \( \omega_0 \), et pourtant je peux le forcer à une pulsation inférieure à \( \omega_0 \). C'est pour ça que je ne trouve pas ton image très convaincante.
En plus l'oscillation à \( \omega_P \) dont tu parles est longitudinale (champ électrique dans la même direction que le mouvement des électrons), alors que les ondes électromagnétiques sont transverses.

En bref, je ne connais pas d'image simple expliquant cette coupure à \( \omega_P \).
oty20 a écrit :
jeu. déc. 21, 2017 8:24 pm
a contrariori , si la pulsation était plus faible que celle du plasma , alors je l'expliquais par l’absorption de cette énergie , ce qui aura pour rôle de l'atténuer et par suite elle passera pas .
Non attention, l'onde n'est pas absorbée : elle est réfléchie. Si elle arrive sur le plasma, elle est renvoyée d'où elle vient sans perte d'énergie.
Sinon oui ton image pour omega très grand est plutôt bonne.

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Re: Ondes electromagnetiques dans un plasma

Message par oty20 » jeu. déc. 21, 2017 10:21 pm

Merci Beaucoup professeur pour vos explications , en faite j'ai pas préciser pour les omégas faible , je faisais référence a l'onde transmise , j'ai assimilé le plasma a comme une sorte d'interface , l'onde était dans le vide puis rencontre le plasma (l'interface ) donc il y aura toujours une partie réfléchis et une autre transmise , l'onde transmise étant totalement absorbé .... mais c'est faux , comme il y a pas de perte d'énergie , en faite les éléctrons repousse l'onde , c'est comme a l’image de la réaction du sol quand un objet tombe en chut libre , les électrons se réarrange de sorte a exercer une répulsion qui lui interdit de s'enfoncé indéfiniment dans le sol , l'idée de l’absorption m’était venu de L'armor , le champ de l'onde accéléré la particule , par l'armor elle va rayonné je me suis dit que cette énergie rayonnée , c'est une sorte de conversion de l’énergie qu'absorbe la particule de l'onde (l'énergie qui l'a fait accélérer )
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