Dispersion de Thomson

Dans la physique , le Thomson dispersant est la dispersion du rayonnement électromagnétique par a particule chargée. Le composants magnétiques électriques de et de l'onde incidente accélèrent la particule. Pendant qu'elle accélère elle émet alternativement le rayonnement et ainsi, la vague est dispersé. La dispersion de Thomson est une importante le phénomène en physique des plasmas et a été expliqué la première fois par le J. Thomson de physicien.

Tant que le mouvement de la particule est le non- relativiste (c. sa vitesse est beaucoup moins que la vitesse de la lumière), la cause principale de l'accélération de la particule sera due au composant de champ électrique de l'onde incidente. La particule se déplacera dedans la direction du champ électrique de oscillation, ayant pour résultat rayonnement électromagnétique de dipöle de . La particule mobile rayonne le plus fortement dans une direction la perpendiculaire à son mouvement et à ce rayonnement sera polarisé par le long de direction de son mouvement. Par conséquent, selon où un observateur est situé, la lumière dispersée d'un petit élément de volume peut sembler être plus ou moins polarisé.

Les champs électriques du faisceau entrant et observé peuvent être divisés en ces composants se situant dans le plan de l'observation (constituée par l'entrant et faisceaux observés) et ces composants perpendiculaires à cet avion. Ceux des composants se situant dans l'avion désigné sous le nom du " ; radial" ; et ceux la perpendiculaire à l'avion sont " ; tangential" ; , puisque c'est à la façon dont ils apparaissent l'observateur.

Le diagramme du côté droit est dans le plan de l'observation. Il montre le composant radial du champ électrique d'incident causant un composant du mouvement des particules chargées au point de dispersion ce qui se situe également dans le plan de l'observation. Il peut voir que l'amplitude de la vague observée sera proportionnelle au cosinus du &chi ; , l'angle entre l'incident et le faisceau observé. L'intensité, qui est à angle droit de l'amplitude, sera alors diminuée par un facteur de cos² (&chi ;). Il peut voir que les composants tangentiels (perpendiculaires au plan du diagramme) ne seront pas affectés de cette façon.

La dispersion mieux est décrite par un coefficient d'émission de qui est défini comme &epsilon ; là où &epsilon ; d&Omega de dV de décollement ; d&lambda ; est l'énergie dispersé par un $dV$ d'élément de volume dans le décollement de temps dans le d&Omega d'angle plein ; entre le &lambda de longueurs d'onde ; et &lambda ; +d&lambda ;. Du point de vue de un observateur, là sont deux coefficients d'émission, &epsilon ; _r correspondant à lumière radialement polarisée et &epsilon ; _t correspondant tangentiellement à polariser lumière. Pour la lumière d'incident non polarisée, ceux-ci sont donnés par :

$\ epsilon_t = \ ~I de frac {\ pi \ sigma} {2} \, n$

$\ epsilon_r = \ ~I de frac {\ pi \ sigma} {2} \, n \, \ cos^2 (\ chi)$

là où n est la densité des particules chargées au point de dispersion, I est flux d'incident (par exemple énergie/temps/secteur/longueur d'onde) et &sigma ; est le différentiel de Thomson en coupe pour les particules chargées (angle plein de secteur), qui est

$\ sigma \ (\ frac {q^2} {mc^2} \ droit) ^2= équivalent \ laissé \ (\ frac {q^2} {4 \ pi \ epsilon_0mc^2} \ droit) ^2 laissé$

là où la première expression est dans les unités de cgs de , la seconde dans des unités du SI ; q est la charge par particule, m la masse par particule, et $\ epsilon_0$ une constante, la constante diélectrique de l'espace libre.

Noter que c'est à angle droit du rayon classique d'une particule de point de la masse m et de la charge Q. Par exemple, pour un électron , la section efficace différentielle est :

$\ sigma =7.94079 \ ldots \ ~ des périodes 10^ {- 26} \ textrm {cm} ^2/\ textrm {Sr}$

Toute l'énergie rayonnée est trouvée en intégrant la somme des coefficients d'émission plus de toutes les directions :

$\ int_0^ {2 \ pi} d \ phi \ int_0^ \ pi d \ chi \ est parti (\ epsilon_t+ \ epsilon_r \) droit \ péché \ chi$

I \, \ sigma_T \, n

là où &sigma ; _T est toute la section transversale :

$\ sigma_T = \ frac {8 \ pi} {3} \ sigma$

ce qui pour un électron a une valeur de 6.652… × ; 10^{&minus ; 25} cm².

Exemples de la dispersion de Thomson

Le fond cosmique de micro-onde de vraisemblablement est linéairement polarisé en raison de la dispersion de Thomson. Les sondes telles que le WMAP et la future mission de Planck essayent de mesurer cette polarisation.

La K-corona solaire est le résultat de la dispersion de Thomson du rayonnement solaire des électrons coronaux solaires. La mission STÉRÉO du de la NASA produira des images tridimensionnelles de la densité d'électrons autour du soleil en mesurant cette K-corona de deux satellites séparés.

Dans les tokamaks et d'autres dispositifs expérimentaux de la fusion , les températures et les densités d'électron dans le plasma peuvent être mesurés par avec de grande précision en détectant l'effet de la dispersion de Thomson d'un faisceau à haute intensité du laser .

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