In this thesis, we investigate the coherent scattering of light by atoms randomly distributed in space. As described by a model of coupled dipoles, the cooperation in the spontaneous emission process results from purely optical interactions between the atomic internal degrees of freedom. In the optically dilute regime, where the atomic medium can be described by a refractive index, we have shown that light can be deflected with the application of a gradient of magnetic field. In the dense regime, short-range interactions appear to suppress Anderson localization of light even in two dimensions, a result which disassembles the common belief that all waves are localized in two dimensions. We also find that the fringe pattern, resulting from the interference between light scattered by an atomic cloud and that of its specular image, is robust to both disorder averaging and saturation. Finally, we demonstrate two-atom bound states in the two-dimensional motion through the long-range optical coupling. This optical binding effect with an atom pair will be important to investigate the all-optical stabilization of large clouds. / Nesta tese, investigamos o espalhamento coerente de luz por átomos distribuídos aleatoriamente no espaço. Conforme descrito por um modelo de dipolos acoplados, a cooperação no processo de emissão espontânea resulta de interações puramente ópticas entre os graus internos de liberdade dos átomos. No regime opticamente diluído, onde o meio atômico pode ser descrito por um índice de refração, mostramos que a luz pode ser desviada com a aplicação de um gradiente de campo magnético. No regime denso, as interações de curto alcance parecem suprimir a localização de Anderson da luz mesmo em duas dimensões, resultado que desmonta a crença comum de que todas as ondas estão localizadas em duas dimensões. Também descobrimos que o padrão de franjas, resultante da interferência entre a luz espalhada por uma nuvem atômica e a de sua imagem especular, é robusto tanto contra a média em disordem quanto contra saturação. Finalmente, demonstramos estados ligados de dois átomos no movimento bidimensional através do acoplamento óptico de longo alcance. Este optical binding effect com um par de átomos será importante para investigar a estabilização totalmente óptica de nuvens extensas.

In this thesis, we investigate the coherent scattering of light by atoms randomly distributed in space. As described by a model of coupled dipoles, the cooperation in the spontaneous emission process results from purely optical interactions between the atomic internal degrees of freedom. In the optically dilute regime, where the atomic medium can be described by a refractive index, we have shown that light can be deflected with the application of a gradient of magnetic field. In the dense regime, short-range interactions appear to suppress Anderson localization of light even in two dimensions, a result which disassembles the common belief that all waves are localized in two dimensions. We also find that the fringe pattern, resulting from the interference between light scattered by an atomic cloud and that of its specular image, is robust to both disorder averaging and saturation. Finally, we demonstrate two-atom bound states in the two-dimensional motion through the long-range optical coupling. This optical binding effect with an atom pair will be important to investigate the all-optical stabilization of large clouds. / Nesta tese, investigamos o espalhamento coerente de luz por átomos distribuídos aleatoriamente no espaço. Conforme descrito por um modelo de dipolos acoplados, a cooperação no processo de emissão espontânea resulta de interações puramente ópticas entre os graus internos de liberdade dos átomos. No regime opticamente diluído, onde o meio atômico pode ser descrito por um índice de refração, mostramos que a luz pode ser desviada com a aplicação de um gradiente de campo magnético. No regime denso, as interações de curto alcance parecem suprimir a localização de Anderson da luz mesmo em duas dimensões, resultado que desmonta a crença comum de que todas as ondas estão localizadas em duas dimensões. Também descobrimos que o padrão de franjas, resultante da interferência entre a luz espalhada por uma nuvem atômica e a de sua imagem especular, é robusto tanto contra a média em disordem quanto contra saturação. Finalmente, demonstramos estados ligados de dois átomos no movimento bidimensional através do acoplamento óptico de longo alcance. Este optical binding effect com um par de átomos será importante para investigar a estabilização totalmente óptica de nuvens extensas.

L'étude des phénomènes turbulents se développant en sortie du propulseur de Hall est nécessaire pour pouvoir modéliser le transport anormal (par opposition au transport diffusif) des électrons à travers les lignes de champ magnétique. Les relations de dispersion de deux instabilités pouvant être responsables de ce transport ont été mesurées à des échelles millimétriques à l'aide du diagnostic de diffusion collective de la lumière. Ce travail de thèse s'attache à en donner une description aussi bien théorique qu'expérimentale, pierre à l'édifice de la compréhension du transport dans le propulseur. Une instabilité se propageant majoritairement dans la direction azimutale du propulseur y est caractérisée comme étant l'instabilité de dérive électronique ExB et un modèle analytique décrivant la fréquence expérimentale y est dérivé et validé. De plus, le manuscrit présente une méthode de déconvolution du signal de la diffusion collective de la fonction d'appareil pour ce mode. Une fois déconvoluées, les relations de dispersion expérimentales peuvent être ajustées par la fréquence du modèle analytique, ce qui permet de mesurer expérimentalement et de manière originale la température et la densité électronique dans le jet d'ions énergétiques du plasma du propulseur. Enfin, la seconde instabilité, se développant autour de la direction axiale du propulseur, est caractérisée comme l'instabilité double faisceau entre les ions simplement et doublement chargés du plasma / The study of turbulent phenomena that grow at the exit plane of the Hall thruster is required to modelize the anomalous transport (in contrast to the diffusion transport) of electrons across the magnetic field lines. The dispersion relations of two instabilities that can be responsible for this transport have been mesured at millimetric scales by mean of the collective light scattering diagnostic. The aim of the thesis is to describe them theoretically as well as experimentally, improving the understanding of the Hall thruster transport. In the thesis, an instability that propagates principally azimuthally is caracterized as the ExB electron drift instability and an analytical model that describes the experimental frequency is derived and validated. In addition, the manuscript presents an original method to unfold the signal of the collective scattering diagnostic from the instrumental function of this mode. Once corrected, the experimental dispersion relations can be adjusted by the frequency given by the analytical model, allowing to measure experimentally and in an original way the electron temperature and density in the energetic ion jet of the Hall thruster plasma. The second instability that is mainly propagating in the axial direction is caracterized as the two-stream instability between the simply and doubly charged ions of the plasma