Physique de l'interaction laser-plasma : modèles physiques et numériques

Auteur(s) :

Bonnaud, Guy (1956-....) Découvrir l'auteur

Résumé

Une présentation détaillée des processus associés à l'interaction laser-plasma accompagnée de modèles théoriques et de résultats de simulations numériques complexes associés aux mathématiques appliquées. ©Electre 2022

Contributeur(s)
- Verwaerde, Daniel. Préfacier, etc.
Éditeur(s)
- Ellipses
Date
- DL 2022
Notes
- Index
Langues
- Français
Description matérielle
- 1 vol. (718 p.) : ill. ; 24 cm
Collections
- Références sciences
Sujet(s)
ISBN
- 978-2-340-07183-4
Indice
- 537.8 Physique des plasmas, magnétohydrodynamique, énergie thermonucléaire
Quatrième de couverture
- Physique de l'interaction laser-plasma
  Modèles physiques et numériques
  Cet ouvrage s'adressse aux étudiants en master de physique, élèves-ingénieur, doctorants en physique, chercheurs en physique.
  Il détaille l'ensemble des processus induits dans un élément de matière, lorsqu'il est éclairé par une impulsion laser brève de durée nanoseconde et suffisamment intense pour que cet élément devienne un plasma d'électrons et d'ions. La chaîne des processus est détaillée suivant sa chronologie : la génération d'impulsions laser brèves et leur focalisation ; puis l'ionisation et les aspects électromagnétiques de propagation et de couplages non-linéaires dans le plasma qui vient d'être créé. Suivent les processus hydrodynamiques, les conditions d'implosion du plasma et de sa fusion par confinement inertiel. En support de ces mécanismes, est abordée la dynamique de particules chargées en présence de champs électromagnétiques, puis leur rayonnement, dans un contexte général, recouvrant les plasmas usuels électriquement neutres ou bien les faisceaux comme dans les sources synchrotron. Les modèles théoriques et leurs solutions analytiques sont décrits et sont accompagnés de résultats de simulation numérique à différents degrés de complexité.
  Ce livre décrit les modèles numériques sous-jacents et fait donc place à une large interface avec les mathématiques appliquées. Le passage entre le continu de la théorie et le discret de la simulation numérique est abordé et les nombreux schémas numériques utilisés sont présentés. Des compléments détaillant des points techniques ou bien illustrant des simulations numériques sont rassemblés sur le site de l'éditeur, ainsi que des figures en couleurs.
Tables des matières
- - Physique de l'interaction laser-plasma
  - Modèles physiques et numériques
  - Guy Bonnaud
  - Ellipses
  - I. Grandeurs et dimensions13
  - I.1. Unités14
  - I.2. Constantes fondamentales17
  - I.3. Grandeurs, grandeurs de référence et valeurs typiques19
  - I.4. Conversion d'unités26
  - I.5. Adimensionnement28
  - II. Source d'énergie : le laser31
  - II.1. Populations des états d'un atome31
  - II.2. Emission stimulée et absorption35
  - II.3. Cavité optique35
  - II.4. Evolutions temporelles couplées36
  - II.5. Grandeurs électromagnétiques : gain et puissance sortante37
  - II.6. Blocage (ou couplage) de modes39
  - II.7. Dérive de fréquence40
  - II.8. Sources laser de puissance41
  - II.9. Scenarii d'émission laser44
  - II.10. Grandes installations laser de puissance57
  - III. Focalisation et propagation dans le vide63
  - III.1. Optique ondulatoire et diffraction64
  - III.2. Equation paraxiale dans le vide67
  - III.3. Focalisation et tache focale71
  - III.4. Focalisation spécifique à la FCI76
  - III.5. Conclusion92
  - IV. Ionisation95
  - IV.1. L'atome isolé95
  - IV.2. L'ionisation103
  - IV.3. L'atome/ion dans un plasma121
  - IV.4. Modèle numérique122
  - V. Les plasmas123
  - V.1. Matière : distance inter-particule124
  - V.2. Interaction binaire124
  - V.3. Interaction collective125
  - V.4. Caractère quantique : distance de de Broglie128
  - V.5. Distances d'interaction avec le rayonnement128
  - V.6. Classification des plasmas129
  - VI. Trajectoires135
  - VI.1. Champs uniformes et statiques136
  - VI.2. Champs non uniformes et variables146
  - VI.3. Mouvement dans une onde plane163
  - VI.4. Force pondéromotrice168
  - VII. Collisions élastiques169
  - VII.1. Lois générales170
  - VII.2. Collision de deux charges dans le vide180
  - VII.3. Modèle de collision binaire entre deux particules192
  - VII.4. Equation de Fokker-Planck192
  - VII.5. Modélisation stochastique des collisions195
  - VIII. Rayonnement197
  - VIII.1. Unités et dimensions des grandeurs caractéristiques198
  - VIII.2. Intensité rayonnée et intensité spectrale198
  - VIII.3. Rayonnement d'une charge mobile201
  - VIII.4. Spectre de Fourier en pulsation203
  - VIII.5. Rayonnement par accélération axiale204
  - VIII.6. Rayonnement synchrotron dans un champ magnétique uniforme206
  - VIII.7. Rayonnement dans un champ magnétique sinusoïdal223
  - VIII.8. Diffusion Thomson229
  - VIII.9. Rayonnement lors des collisions232
  - VIII.10. Rayonnement d'un plasma238
  - IX. Couplage champ-plasma : modes propres245
  - IX.1. Modes propres246
  - IX.2. Modèle cinétique du plasma258
  - IX.3. Modèle hydrodynamique du plasma288
  - X. Propagation d'une onde transverse289
  - X.1. Equation de Helmholtz290
  - X.2. Indice optique : propagation et absorption291
  - X.3. Dispersion temporelle292
  - X.4. Plasma et bremsstrahlung inverse298
  - X.5. Optique géométrique : rayons optiques301
  - X.6. Réflexion sur un gradient d'indice305
  - X.7. Propagation dans un plasma inhomogène suivant une direction314
  - XI. Couplage non-linéaire et instabilités paramétriques329
  - XI.1. Analyse temporelle330
  - XI.2. Analyse spatio-temporelle : couplage d'ondes345
  - XI.3. Mode transverse de grande amplitude368
  - XI.4. Mode longitudinal plasma de grande amplitude391
  - XI.5. Bilan des instabilités402
  - XI.6. Analyse WKB403
  - XI.7. Instabilités absolues422
  - XII. Autofocalisation et filamentation427
  - XII.1. Réfraction et diffraction428
  - XII.2. Mécanismes non-linéaires429
  - XII.3. Equation paraxiale dans un plasma432
  - XII.4. Puissance d'un faisceau et puissance seuil433
  - XII.5. Formalisme de l'eikonale439
  - XII.6. Dynamique de la densité : onde acoustique ionique451
  - XII.7. Filamentation thermique462
  - XII.8. Simulations numériques465
  - XIII. Non-linéarités fortes, particules rapides467
  - XIII.1. Evolution non-linéaire du couplage à 3 ondes468
  - XIII.2. Compétition d'instabilités481
  - XIII.3. Onde plasma de forte amplitude490
  - XIII.4. Piégeage500
  - XIII.5. Déferlement et/ou piégeage503
  - XIII.6. Electrons et ions suprathermiques504
  - XIV. Hydrodynamique515
  - XIV.1. Transport thermique516
  - XIV.2. Pression d'ablation519
  - XIV.3. Détente et compression d'un fluide520
  - XIV.4. Tube de Sod536
  - XIV.5. Expansion d'un plasma dans le vide536
  - XIV.6. Mise en mouvement d'une cible mince540
  - XIV.7. Effet fusée541
  - XIV.8. Instabilités hydrodynamiques543
  - XIV.9. Problèmes et contrôle551
  - XV. Fusion thermonucléaire553
  - XV.1. Réactions de fusion553
  - XV.2. Taux de réaction559
  - XV.3. Gains et pertes561
  - XV.4. Bilan énergétique564
  - XV.5. Allumage dans le schéma de fusion inertielle566
  - XV.6. Le scénario FCI : dynamique de la cible573
  - XV.7. Réalisations578
  - XV. 8. Perspectives585
  - XVI. Modèles numériques591
  - XVI.1. La simulation numérique592
  - XVI.2. Les modèles de physique des plasmas599
  - XVI.3. Analyse numérique615
  - XVI.4. Résolution des systèmes linéaires634
  - XVI.5. Intégration numérique des équations différentielles ordinaires634
  - XVI.6. Modèles cinétiques et équations de Maxwell634
  - XVI.7. Modèles hydrodynamiques669
  - XVI.8. Modèles de diffusion ou de Schrôdinger685
  - XVI.9. Modèles d'ondes698
  - Table des matières des compléments sur le site de l'éditeur707
  - Bibliographie709
  - Index717
Origine de la notice:
- FR-751131015 ;
- Electre