Salut,
Pour se protéger des rayons gamma, on utilise surtout le plomb (grâce à sa densité élevée), l'énergie absorbée par celui-ci est dissipé par effet Joule.
Ma question est assez simple:
Pourquoi ne peut-on pas exploiter la réflexion d'onde à la surface des conducteurs pour se protéger des rayons gamma ?
Les rayons X et a fortiori les rayons gamma ne se réfléchissent pas sur les conducteurs, ils passent. C'est dommage car on aimerait pouvoir construire des télescopes à rayons X.
La raison en est que l'énergie des photons est bien supérieure à celle des électrons dans les conducteurs, les électrons n'agissent pas sur les rayons X et gamma : les noyaux, oui, les électrons, non. Ce serait comme essayer d'arrêter un obus avec une raquette de ping-pong.
Bonsoir,
justement parce que les rayon gamma ne sont presque pas réfléchis ! Seuls les conducteurs parfait réfléchissent parfaitement les ondes lumineuses à toutes les fréquences. Un conducteur réel peut en première approximation être modélisé par un modèle de Drude qui fait apparaitre une longueur d'onde plasma, les longueurs d'onde inférieure à cette longueur d'onde plasma sont peu réfléchit.
Re,
C'est bien ce que je me disais.
Il n'existe pas de conducteur assez "puissant" pour pouvoir réfléchir de telles ondes.
La question est plutôt pourquoi le plomb, entre toutes autres substances, semblent pas mal marcher pour arrêter ces rayonnements très énergétiques
Salut,
Je vous envoie ici :http://forums.futura-sciences.com/ph...oactivite.html
Je rajoute juste que dans le cours d'électromagnétisme de taupe, on considère les conducteurs comme suivant la loi d'ohm local. Sauf que lorsque l'on établit cette loi, on fait certaine approximation qui entraînent que la fréquence à laquelle varie E ne doit pas être trop élevée...dommage, avec les rayons gamma, on a justement des fréquences très élevées. d'où le "fail" du modèle...
Bonjour.
Les électrons libres dans un métal on une fréquence d'oscillation propre: si on change localement la densité à un endroit, les électrons se déplacent pour revenir à la densité d'équilibre mais la concentration oscille avec cette fréquence, appelée fréquence de plasma. Pour la plus part des métaux elle se situe dans l'UV.
Quand une onde électromagnétique arrive sur le métal, elle fait osciller les électrons libres, lesquels émettent à leur tour un onde presque identique dans toutes le directions, mais avec la bonne phase de sorte d'annuler l'onde incidente dans le métal. Cette onde réémise est vue par les observateurs extérieurs comme "l'onde réfléchie", alors qu'en réalité, ce n'est pas la même onde.
Mais si la fréquence est plus élevée que la fréquence de plasma, les électrons n'ont pas le temps de réagir et n'émettent plus d'onde secondaire: le métal laisse passer l'onde électromagnétique. C'est le cas pour le potassium qui devient transparent dans l'UV. Ces ondes ne réagissent plus avec les électrons que par des processus "photon" (effet photoélectrique, Compton, ionisation, etc.).
Bon, pas tout à fait. Il s'avère que même si les électrons ne réagissent pas comme il faut, ils réagissent un tout petit peu et le métal présente une permittivité légèrement inferieure à celle du vide. Ce qui donne un indice de réfraction inférieur à 1 (oui, une vitesse de phase supérieure à c)
Du coup le rayons X en incidence rasante sur un métal subissent une réflexion totale. On peut donc fabriquer des miroirs à rayons X et même former des images avec. Le seul inconvénient est que ça ne marche qu'en incidence rasante.
On a utilisé cette propriété dans des satellites pour rayons X pour former des images.
Au revoir.
Re,
Merci pour votre réponse.Envoyé par LPFR
En fait, si je suis votre raisonnement, l'onde n'est donc pas supposée réagir avec les électrons libres du conducteur.
Mais, dans le cas du plomb par exemple, les rayons gamma sont absorbés par ce métal conducteur et l'énergie provenant de ces rayons se dissipe par effet Joule, cela veut dire qu'elle fait bouger les électrons pour causer une agitation thermique source de cette chaleur....Là je tombe un peu dans une confusion...Si elle fait bouger les électrons pourquoi ils ne rayonnent pas ?? (puisqu'ils sont accélérés)
Bonjour.
Oui. Aux fréquences des gammas, les électrons libres n'ont pas le temps de réagir au champ électrique de l'onde.
Mais les photons gamma ont largement d'énergie pour agir sur les électrons en tant que particules et leur transmettre toute ou une part de leur énergie. Ces électrons énergétiques peuvent, s'ils ont de la chance, sortir du métal, mais plus souvent ils perdent leur énergie par des chocs avec le réseau ou avec d'autres électrons. C'est le cas pour du plomb, mais aussi pour des substances non métalliques qui absorbent bien les rayons X (le sulfate de baryum, par exemple).
À ces fréquences il n'y a plus d'effet Joule. Les électrons n'arrivent plus à sentir le champ électrique.
Au revoir.
Re, et merci pour votre réponse.
Il y aura donc, dans ce cas, ionisation du métal.
Cela explique bien l'utilité du plomb, une grande densité implique un grand nombre de chocs, et donc une probabilité quasi-nulle que l'électron puisse sortir du métal.mais plus souvent ils perdent leur énergie par des chocs avec le réseau ou avec d'autres électrons.
Jusque là, je suis parfaitement d'accord avec vous.
En fait, je n'arrive pas à saisir deux points:
Primo:
Je part simplement du constat que toute particule chargée accélérée rayonne.
Un electron libre ayant reçu, une quantité d'énergie de la part d'un photon gamma devrait se déplacer et donc rayonner (oui, si il est accéléré)...Je n'arrive pas à comprendre comment un electron n'arrive pas à suivre le électrique de l'onde, alors qu'il se déplace quand même sous l'effet de cette onde...Finalement ça n'exclut pas l'existence d'une onde réfléchie...
Secundo:
quand vous dites:
Mais l'existence des chocs dont vous avez parler induit une agitation thermique et donc une énergie dissipée par effet Joule....À ces fréquences il n'y a plus d'effet Joule. Les électrons n'arrivent plus à sentir le champ électrique.
Merci à vous.
Cordialement
Mimo
Re.
Je dirais plutôt ionisation d'atomes que, ionisation du métal. Mais ces atomes ionisés retombent (en général) très vite à l'état de basse, car ce ne sont pas les électrons libres qui manquent.
Le photoélectron (créé par un gamma), n'a pas de raisons de rayonner sauf s'il subit des chocs avec le réseau. Dans ce cas il se comporte comme les électrons dans un appareil à rayons X, il émet un ou des gammas à chaque choc et il perd aussi de l'énergie "mécaniquement" en transférant du moment au réseau. Et il s'avère qu'il perd bien plus d'énergie par ce transfert de moment que par rayonnement. Mais là, on n'est plus dans le cas d'un électron qui "sent" le champ électrique de l'onde. On est dans le cas de processus quantiques (effet photoélectrique).
Comme je vois ai déjà dit, à ces fréquences le mécanisme de l'électromagnétisme classique n'a que peu d'effet.
Il faut que vous vous fassiez une raison. On n'explique pas la réflexion des ondes sur un métal en utilisant le modèle des photons et on n'explique pas l'effet photoélectrique ou l'ionisation d'un atome en utilisant le modèle des ondes électromagnétiques.
Ce n'est pas parce qu'un électron communique de l'énergie au réseau que c'est de l'effet Joule. Cette dénomination est réservée au chauffage d'une résistance par un courant.
A+
Re,
Ça répond amplement à mes questions.
Merci à vous.
