Bonjour à tous,

Je n'arrive pas à comprendre pourquoi l'effet photoélectrique devient de plus en plus rare au fur et à mesure que l'énergie du photon incident augmente :

Je comprends à quoi sont dus les sauts : au franchissement d'une énergie suffisante pour pouvoir interagir avec des électrons de couches inférieures, mais qu'est-ce qui explique la décroissance globale ?

Je vous remercie de bien vouloir m'éclairer.

Ce n'est probablement pas le seul effet mais je pense que c'est le principal : à ces énergies-là, il est plus difficile de complètement absorber le photon et la diffusion Compton devient possible et commence à prendre le relais (l'électron gagne de l'énergie et devient libre, le photon perd de l'énergie mais n'est pas absorbé).

Tu peux voir ici, sur la figure 27.14(b) page 22 l'alternance des 3 régimes dominants de l'interaction rayonnement-matière : l'effet photoélectrique, la diffusion Compton et enfin la création de paires.
Ça répond à la question ?

Merci pour ta réponse, si je la comprends bien ce serait dont l'apparition de l'effet Compton qui entraîne une diminution de la probabilité de l'effet photoélectrique ? Dans ce cas, la somme des sections efficaces de ces deux effets ne devrait-elle pas être constante ?

[EDIT] : je me mets à la recherche de mes cours de physique sur le sujet (dans mes archives) 'vais regarder voir si j'ai pas la rponse tout bêtement

...hem... pas si simple que cela, vu que sur le graphe, en ordonnée, c'est bien indiqué "section efficace de l'effet photoélectrique"... Si c'est une courbe théorique je vois pas ce que Compton vient faire là-dedans - quoique... ne sait-on jamais [EDIT] (encore ) ok pour Compton, mais Elentar m'a induit en erreur en utilisant le mot "relais"

[EDIT] normal que je tombe sur le même document que le sujet du post c'est la même source !!
...par hasard je suis tombé sur ce document où, ça tombe bien, y'a la même figure que celle postée. Et en dessous, une autre figure, comparant effet photoélectrique et effet Compton (entre autres). On voit bien les décroissantes de la section efficace perdurent.

Selon Le Landau, Tome IV Électrodynamique Quantique, pp. 261 à 264 (Éd. Mir Moscou), et selon l'échelle d'énergie fournie par le graphique du présent post (on arrive quasiment au MeV, seuil de production de paires électron/positrons), il faut revoir le problème sous un œil relativiste. Mon petit doigt me dit que cette décroissance est liée aux grandes énergies du photon incident en fait... mais je peux me tromper

Je tâche de faire un premier calcul cette après-midi ça m'occupera !

[EDIT]

Citation : aqusedr

Merci pour ta réponse, si je la comprends bien ce serait dont l'apparition de l'effet Compton qui entraîne une diminution de la probabilité de l'effet photoélectrique ? Dans ce cas, la somme des sections efficaces de ces deux effets ne devrait-elle pas être constante ?

c'est pas si simple, ne nous affolons pas

[EDIT] : je voulais pas parler dans le vide alors j'ai préféré d'abord vérifier : l'effet Compton existe bien pour de faibles énergies de photon incident. Ça n'est pas un effet qui apparaît au bout d'une certaine énergie, comme la fameuse création de paires. Néanmoins, Compton a une section "a priori" plus grande que l'effet photoélectrique seulement à partir de 0,5 MeV environ (pour Pb). La section Compton a en outre une section qui diminue moins vite que l'effet photoélectrique en fonction de l'énergie du photon incident. Cela dit, 'faudrait analyser plus en profondeur la corrélation des deux effets, dans l'effet photoélectrique : pas de photon émis en voie de sortie, tandis que dans l'effet Compton : y'a un photon émis en voie de sortie...

...là où je m'interroge, c'est que du coup, à l'œil, les deux effets ont pour origine deux éléments de matrice S distincts (puisqu'en sortie, on a deux vecteurs de l'espace de Fock qui sont bien loin d'avoir le même support). Ainsi, les deux effets devraient être dissociés physiquement, sans action l'un sur l'autre. En outre, les voies de sortie des deux processus n'ont sans rapport l'un avec l'autre. Au pire y'aurait une incidence sur la section totale, pas sur la section efficace de l'effet photoélectrique seul... le graphe du post montre bien en ordonnée "la section de l'effet photoélectrique" seule. bizarre... je vais tâcher d'éclaircir cela je me lance dans les calculs... on verra après coup

Merci beaucoup pour tes commentaires et tes recherches, dont j'attends avec impatience les résultats !

j'ai eu un contre-temps, mais bon je regarde ça dès que j'ai un moment - probablement demain.

Voilà

EDIT : désolé toujours en contre-temps mais bon, là j'ai trop envie de le faire ce problème et dès que j'aurai du temps je m'y attaque

(on se la jouera en QED, Quantum Electro Dynamic, histoire d'avoir le meilleur modèle pour le calcul des 3 voies de sortie auxquelles on s'intéresse à savoir : effet photoélectrique, effet Compton, création de paire).

Alors j'ai un peu regardé - désolé, contre-temps personnel - le résultat vient bien d'effets relativistes.

Je n'ai pas achevé le calcul. Ceci étant, dimensionnellement + relativité : on trouve bien une section efficace qui diminue. Cela corrobore le fait que c'est la relativité qui fait baisser la section efficace - c'est idem pour la diffusion Compton du reste.

C'est aussi dû au fait que le boson médiateur n'a pas de masse. <-- à vérifier (renormalisation ?).

Merci beaucoup pour ta réponse, les calculs relativistes me sont inaccessibles (je suis en maths spé) mais je veux bien te croire.
Entre-temps j'ai entendu parler de la loi de Bragg et Pierce : <math>\(\sigma = K \frac{Z^3}{(\mathrm{h}\nu)^3}\)</math>, où Z est le numéro atomique de l'élément considéré et <math>\(\mathrm{h}\nu\)</math> l'énergie des photons incidents.
D'après ce que j'ai lu, cette loi semble phénoménologique, ce qui ne me donne toujours pas la raison physique sous-jacente...

A priori, c'est pas si simple que ça, comme calcul... j'ai l'impression d'être un peu rouillé pour les exos que je n'ai plus l'habitude de traiter. Mais c'est pas plus mal : ça va me permettre de réviser mes cours de QED.

En fait le calcul du processus <math>\(e^-+\gamma\rightarrow e^-\)</math> est assez simple. Ça ne semble plus le cas lorsque l'électron entrant est dans un état lié (ex : atome d'hydrogène). Mais bon, je ne vais pas baisser les bras.

Durée des révisions que je dois effectuer - je pense - pour mener le calcul : disons 1 semaine maxi.

Je tiens à dire que je le ferai le calcul parce que ça m'intrigue (mélange de QED "relativiste" et d'effets non relativistes (électron lié à l'atome). D'hab', j'ai (trop ?) souvent fait des calculs où les effets relativistes sont non négligeables - et du coup j'ai pris de trop sales habitudes.