108
4 • Collisions et réactions
4.2 COLLISIONS ÉLASTIQUES
4.2.1 Diffusion élastique
Deux types de collisions doivent être considérés :
• les collisions élastiques, étudiées dans ce paragraphe, et
• les collisions inélastiques où la nature, ou l’état interne, des particules sont modifiés lors de la collision.
La théorie des collisions atomique et moléculaire constitue une discipline à part
entière, le physicien des plasmas puise, parmi les nombreux résultats offerts par cette
discipline, les données sur les sections efficaces nécessaires à la modélisation des
processus cinétiques dans les plasmas ; mais, sans être spécialiste de physique des
collisions, le physicien des plasmas doit néanmoins maîtriser l’ordering des différentes sections efficaces afin d’identifier les processus dominants. La formation d’une
intuition relative à ces échelles caractéristiques de l’interaction particule-particule
passe par une analyse des processus d’interaction électromagnétique à l’échelle atomique. L’électrodynamique possède trois échelles de longueur fondamentales rappelées dans le tableau (4.2).
Tableau 4.2
Longueur
Définition
Valeur
Å
Rayon classique de l’électron
re =
e 2
4p´ 0 mec 2
2, 817 × 10 −5
Longueur d’onde Compton
lc =
mec
3, 861 × 10 −3
Rayon de Bohr de l’atome d’hydrogène
ao =
4p´ 0 2
mee 2
0, 529
Ces trois longueurs fondamentales ne sont pas indépendantes et peuvent être misent
en relation à travers la constante de structure fine a.
a =
e
2
4p´ 0 c
=
1
137
(4.7)
En effet, le rayon classique de l’électron, la longueur d’onde Compton et le rayon de
Bohr, s’ordonnent suivant les puissance de a : r e /l c /a o ∼ a
2
/a/1. Ces longueurs
sont associées à deux sections efficaces fondamentales, la section efficace de Bohr
s B et la section efficace de Thomson s T .
s B = pa
2
0 = 0, 88 × 10
−16 cm
2 ,
s T =
8
3
pr
2
e = 6, 65 × 10
−25 cm
2
(4.8)
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
4 • Collisions et réactions
4.2 COLLISIONS ÉLASTIQUES
4.2.1 Diffusion élastique
Deux types de collisions doivent être considérés :
• les collisions élastiques, étudiées dans ce paragraphe, et
• les collisions inélastiques où la nature, ou l’état interne, des particules sont modifiés lors de la collision.
La théorie des collisions atomique et moléculaire constitue une discipline à part
entière, le physicien des plasmas puise, parmi les nombreux résultats offerts par cette
discipline, les données sur les sections efficaces nécessaires à la modélisation des
processus cinétiques dans les plasmas ; mais, sans être spécialiste de physique des
collisions, le physicien des plasmas doit néanmoins maîtriser l’ordering des différentes sections efficaces afin d’identifier les processus dominants. La formation d’une
intuition relative à ces échelles caractéristiques de l’interaction particule-particule
passe par une analyse des processus d’interaction électromagnétique à l’échelle atomique. L’électrodynamique possède trois échelles de longueur fondamentales rappelées dans le tableau (4.2).
Tableau 4.2
Longueur
Définition
Valeur
Å
Rayon classique de l’électron
re =
e 2
4p´ 0 mec 2
2, 817 × 10 −5
Longueur d’onde Compton
lc =
mec
3, 861 × 10 −3
Rayon de Bohr de l’atome d’hydrogène
ao =
4p´ 0 2
mee 2
0, 529
Ces trois longueurs fondamentales ne sont pas indépendantes et peuvent être misent
en relation à travers la constante de structure fine a.
a =
e
2
4p´ 0 c
=
1
137
(4.7)
En effet, le rayon classique de l’électron, la longueur d’onde Compton et le rayon de
Bohr, s’ordonnent suivant les puissance de a : r e /l c /a o ∼ a
2
/a/1. Ces longueurs
sont associées à deux sections efficaces fondamentales, la section efficace de Bohr
s B et la section efficace de Thomson s T .
s B = pa
2
0 = 0, 88 × 10
−16 cm
2 ,
s T =
8
3
pr
2
e = 6, 65 × 10
−25 cm
2
(4.8)
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