En savoir plus : Fréquence plasma

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Ce mécanisme d'émission de rayonnement résulte du comportement collectif des particules - des électrons - accélérées. En effet, si un plasma subit une perturbation, ses électrons vont spontanément et collectivement se mettre à osciller à la fréquence particulière appelée fréquence plasma. Elle donne l'échelle de temps caractéristique de la réponse collective des électrons à la perturbation (les protons, beaucoup trop massifs, peuvent être considérés comme immobiles). C'est une des caractéristiques fondamentales d'un plasma.

Cette fréquence est donnée par :

avec la fréquence plasma (en Hz), est la densité d'électrons, la charge élémentaire (1,6 x 10^-19 c), la masse de l'électron (9 x 10^-31kg), la constante diélectrique (8,8 x 10^-12 F. m^-1). Si on peut mesurer la fréquence plasma, on peut déterminer la densité du milieu. Les ondes à cette fréquence sont électrostatiques : elles sont constituées par un champ électrique qui oscille, sans champ magnétique - contrairement à des ondes électromagnétiques - et ne se propagent pas. Elles sont convectées par le milieu si celui-ci se déplace ; c'est donc par le biais de mesures in-situ que l'on peut les mesurer.

La fréquence plasma constitue une fréquence de coupure pour un milieu  : en-dessous de cette fréquence les ondes ne se propagent plus.

Cette figure montre le mouvement collectif des électrons suite à une perturbation électrostatique et le champ électrique moyen correspondant en fonction du temps. On y voit l'évolution périodique du système à la fréquence plasma.

Crédit : Arnaud Beck - LESIA, Observatoire de Paris