Lumière bleu moins rapide que la lumière rouge

[invite6efd4888]

Ce titre veut presque tout dire ,j'ai fait des recherches partout, mais je n'ai trouvé aucune réponse a ma question,quand la lumière se propage dans un milieu transparent sa vitesse est mois rapide que la vitesse de la lumière dans le vide c'est normal ,mais la Lumière bleu est sensé etre plus énergétique que la lumière rouge,comment cette variation de longueur d'onde peut faire varier cette vitesse alors que dans le vide ils ont la meme vitesse.
ca serait bien si vous pouviez donner une réponse simple et clair.
et comme toujours MERCI
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[mach3]

Tu peux déjà jeter un oeil ici : http://fr.wikipedia.org/wiki/Indice_de_r%C3%A9fraction

sinon c'est le bleu qui va plus vite que le rouge, pas l'inverse.

m@ch3

[invite6efd4888]

Merci pour ta réponse rapide mais ce tableau me bouleverse http://physique.paris.iufm.fr/lumiere/propag.html
donc selon lui la lumière bleu et moins rapide que la rouge dans le verre ce qui est contradictoire
help

[mach3]

c'est pas faux, d'ailleurs la Loi de Cauchy dans le wikipédia dit la même chose (si la longueur d'onde augmente, l'indice diminue, donc la vitesse augmente... donc rouge plus rapide que bleu ).

J'aurais vraiment juré le contraire. Ma mémoire me jouerait donc des tours...

m@ch3

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6efd4888]

c'est normal one st des humains, mais je voudrais savoir pourquoi la vitesse augmente, et cet indice diminue:je peux me contenter de savoir ca mais pourquoi la vitesse est plus rapide et qu'est ce qui se passe vraiment du coté de la lumière bleue et la lumière rouge.
Ma curiosité va me ronger ce soir donc pas de dodo avant d'avoir trouvé la réponse
merci de me répondre

[mach3]

j'ai quelques idées sur le mécanisme, mais je ne suis pas très au fait du sujet, de plus moi j'ai très envie de dormir, donc désolé, il te faudra attendre demain...

m@ch3

[Xoxopixo]

Bonjour,

j'attend aussi l'explication physique élaborée pouvant fournir une réponse à cette question.
En attendant, intuitivement et sans certitudes, je pense que c'est du à l'effet que plus une sphère est grande et plus sa surface l'est aussi:

Dans le vide, la lumière suit simplement la "ligne droite" sans rencontrer d'obstacles, donc quelle que soit l'énergie, elle parcourt une même distance pour un même temps.

Par contre dans l'air ou tout autre média composé d'atomes.
La lumière étant une onde, elle peut passer à plusieurs endroits differents. (comme pour les fentes de young)

Elle peut donc "traverser" les atomes mais sera ralenti, ou plus précisément devra parcourir une distance plus grande.
Hypothétiquement j'en déduit:
Bleu signifie énergie élevée, le rayon des obstacles augmente, la lumière s'en approche moins; la distance que doit parcourir la lumière augmente.
Rouge signifie énergie faible, le rayon des obstacles diminue; la distance que la lumière doit parcourir diminue.

Et si la lumière, ou plus précisément le photon (puisque c'est du photon dont je parle ici lorsque je désigne la lumière) possède l'énergie adéquate, il est absorbé par l'obstacle, c'est à dire un électron.

C'est très imagé, donc faux pour certains, et j'attend évidement avec impatience la version plus élaborée.
Si possible, Merci.

[LPFR]

Bonjour.
C'est une question récurrente dans le forum et pour laquelle j'avais déjà donnée une explication que je vous recopie par la suite. Mais avant, il est intéressant de rappeler que le photon n'a pas de masse et que son énergie n'a rien à voir avec ½mv². De plus, ce n'est pas l'énergie de la lumière bleue qui est plus grande que celle de la rouge, c'est l'énergie des photons de la lumière bleu qui est plus grande.

Le ralentissement de la lumière dans un milieu est le résultat de l'interaction du champ électrique de l'onde avec les électrons de la matière. Donc, ce n'est pas simplement une question d'énergie de photons.
Dans la matière, le champ électrique de la lumière fait osciller les électrons, même s'ils restent liés à leur atome. L'amplitude de cette oscillation dépend des caractéristiques du matériau. Mais la fréquence est celle de l'onde.
C'est électrons accélérées (car ils oscillent) émettent une onde électromagnétique de même fréquence et en retard de phase dans les toutes les directions. Le jeu des interférences fait que seules les ondes dirigées en avant et en arrière donnent des interférences constructives. On peut ignorer les autres. Le résultat que l'on voit quand une onde entre dans un diélectrique, est une onde qui part en arrière que nous appelons "onde réfléchie" qui est le résultat de l'addition des ondes émises à différentes profondeurs dans le diélectrique. Vers l'avant, nous avons ce qui reste de l'onde incidente (qui s'est atténué en faisant osciller les électrons), plus les ondes émises à différents profondeurs avec leurs déphasages. Le résultat de l'addition est une onde qui semble s'être propagé moins vite que dans le vide.
Évidemment, on ne va pas s'emmquiquiner à faire ce calcul à chaque fois et on utilise un modèle mathématique qui consiste à attribuer une vitesse de propagation plus lente dans le diélectrique (ce qui définit l'indice de réfraction), ainsi que des règles pour calculer l'amplitude de l'onde transmisse et réfléchie à partir des indices de réfraction.
La dépendance de l'indice de réfraction avec la fréquence provient de la réponse des électrons en fonction de la fréquence.

Il n'y a que dans le Feynman que l'on trouve ce type d'explications.
Au revoir.

[mach3]

Merci LPFR, je n'aurais guère fait mieux.

Il n'y a que dans le Feynman que l'on trouve ce type d'explications.

c'est qu'à chaque fois qu'on fait des recherches sur l'indice de réfraction, on tombre toujours sur la même chose, une description vite fait comme quoi chaque milieu à son indice et aucune explication sur que se passe-t-il physiquement pour que tel milieu possède tel indice.
Il y a quelques années il y avait toutefois un site canadien très bien fait, qui allait même jusqu'à donner une formule semi-empirique de l'indice de réfraction en fonction de la densité électronique (via les atomes et liaisons situés dans le matériau et sa masse volumique). Site introuvable depuis, j'aurais dû le sauvegarder.

m@ch3

[Xoxopixo]

C'est électrons accélérées (car ils oscillent) émettent une onde électromagnétique de même fréquence et en retard de phase dans les toutes les directions. Le jeu des interférences fait que seules les ondes dirigées en avant et en arrière donnent des interférences constructives. On peut ignorer les autres. Le résultat que l'on voit quand une onde entre dans un diélectrique, est une onde qui part en arrière que nous appelons "onde réfléchie" qui est le résultat de l'addition des ondes émises à différentes profondeurs dans le diélectrique. Vers l'avant, nous avons ce qui reste de l'onde incidente (qui s'est atténué en faisant osciller les électrons), plus les ondes émises à différents profondeurs avec leurs déphasages. Le résultat de l'addition est une onde qui semble s'être propagé moins vite que dans le vide.

Merci LPFR, c'est une description du phénomène qui me satisfait.

[LPFR]

Re.
Je ne l'ai pas inventée. Elle est dans le Feynman avec bien d'autres choses. C'est vraiment le bon bouquin quand on veut comprendre quelque chose.
A+

[albanxiii]

Bonjour,

Il n'y a que dans le Feynman que l'on trouve ce type d'explications.

Et c'est dommage.... dans toute ma scolarité, je j'ai eu qu'un seul enseignant qui expliquait la physique de cette façon là, et encore c'était sur le tard puisqu'il est devenu mon directeur de thèse ensuite.

Je me demande si les enseignants de physique considèrent ces explications physique comme évidentes pour tout le monde et donc pas besoin d'en parler, ou alors s'ils ont trop le nez dans le guidon avec le programme à tenir, etc, etc....

[LPFR]

Bonjour,



Et c'est dommage.... dans toute ma scolarité, je j'ai eu qu'un seul enseignant qui expliquait la physique de cette façon là, et encore c'était sur le tard puisqu'il est devenu mon directeur de thèse ensuite.

Je me demande si les enseignants de physique considèrent ces explications physique comme évidentes pour tout le monde et donc pas besoin d'en parler, ou alors s'ils ont trop le nez dans le guidon avec le programme à tenir, etc, etc....

Re.
Je pense que l'enseignement de la physique en France est dominé par l'école de Bourbaki (oui, des maths), dans lequel on base tout sur les équations et très peu sur la physique elle-même. Et surtout pas de dessins.
Et je pense que le type d'explications que l'on trouve dans le Feynman et simplement inconnu par la plupart des enseignants.

Tout ça transparait même dans ce forum, où bien des discussions dérivent vers une discussion de maths.
Cordialement,

[kalish]

Tout à fait, le schéma n'est pas assez noble, on le craint car trop "terre à terre", et induisant soit disant en erreur à cause d'une représentation trop simpliste de la réalité qui ne serait pas faite de petites flèches. Ca doit aussi tenir au fait que les écoles d'ingénieur sont dissociées des universités, je suppose que les ingénieurs ont plus besoin de schémas qu'en université.

[invitef17c7c8d]

Je voudrais étoffer la réponse de LPFR, en rajoutant une couche "quantique".
LPFR décrit remarquablement bien le phénomène d'un point du vue purement ondulatoire.

L'oscillation des électrons porte le nom de "phonon". Les phonons correspondent non pas à l'oscillation d'un électron, mais à l'oscillation collective de tous les électrons couplés entre eux.A ce mode d'oscillation, on lui associe toutes les caractéristiques d'une particule quantique (une énergie et une impulsion liée respectivement à la fréquence et à la longueur d'onde) mais fictive. Rappelons que le photon est une particule réelle.

Lors de l''interaction de la lumière avec le matérau, les photons excitent les phonons de façon soit élastique (c'est ce que décrit LPFR dans son approche ondulatoire du phénomène) soit inélastique (certaines particules sont annihilés d'autres créées) .

[LPFR]

...
L'oscillation des électrons porte le nom de "phonon".
...

Re.
Non.
Regardez wikipedia.
A+

[invitef17c7c8d]

Je ne vois pas ou est ce que je me trompe...
J'ai employé le mot d'oscillation en lieu et place du mot vibration pour justement reprendre votre vocabulaire...
A moins que les phonons n'aient rien à voir avec vos dires et alors je suis à côté de la plaque...

[kalish]

je crois que le propre des phonons est d'exister dans les solides cristallins, on peut toujours dire que le verre n'est pas vraiment un solide, mais en tout cas ce n'est pas un cristal, pourtant on observe bien la réfraction, et de la dispersion. Mieux, on peut en observer dans l'eau (arc en ciel).

[albanxiii]

Re,

Oui kalish. Les phonons sont les modes propres de vibration des atomes de réseaux cristallins. On les a appelés phonons poar analogie avec les photons qui sont interprétés comme les modes d'excitation élémentaires du champ électromagnétique.... On peut mettre en évidence les phonons et un certain nombre de leurs propriétés avec un modèle simple de solide unidimensionnel formé d'atomes neutres reliés les uns aux autres par des force de rappel type ressort.

Rien à voir avec les électrons. Mais vraiment rien du tout !

[LPFR]

Re.
Les phonons sont des vibrations ou oscillations des atomes ou ions du solide. Pas des seuls électrons.
L'indice de réfraction est le résultat des oscillations des électrons uniquement.
A+

[kalish]

oui j'avais loupé en plus le plus important, à ce sujet, mais un peu hors sujet quand même, j'ai un prof qui m'a juré, mais alors juré, que le couplage phonon photon était vraiment trop faible pour intervenir dans la dissipation d'énergie dans la conduction. C'est surement vrai, mais au final, l'effet joule se traduira toujours par une émission d'infrarouge si je ne m'abuse, est-ce purement électronique du au ralentissement, ou bien les noyaux jouent-ils un rôle?

[Xoxopixo]

L'indice de réfraction est le résultat des oscillations des électrons uniquement

Effectivement, c'est une différence importante.
L'interaction du photon et du noyau ne produit pas le même effet, bien qu'on peut se poser la question de savoir ce qui se passe si la frequence ou energie du photon n'est pas suffisante pour produire un electron et un positron. (et que son energie est incompatbile avec son absorbsion par une "couche electronique")

J'aurait tendance à dire benoitement qu'il "passe autour", mais je n'ai pas de référence à ce sujet, pourrait-il néanmoins produire une oscillation du noyau ? Voir un transfert de cette oscillation vers les couches electroniques ?
Je donne ma langue au chat.

Sous l'effet du champ électrique du noyau atomique, le photon peut se matérialiser sous la forme de deux électrons, un de charge positive (appelé positron) et un de charge négative: γ → e+ + e-. L'énergie du photon est convertie en énergie de masse: celle des deux électrons en vertu de la relation d'Einstein, E=mc², qui montre l'équivalence entre l'énergie et la masse. La matérialisation est donc un effet à seuil: le photon incident doit avoir une énergie égale à au moins deux fois l'énergie de masse de l'électron

http://www.physique-eea.unicaen.fr/~...ymat_I_61.html

[invitef17c7c8d]

Re.
Les phonons sont des vibrations ou oscillations des atomes ou ions du solide. Pas des seuls électrons.
L'indice de réfraction est le résultat des oscillations des électrons uniquement.
A+

Ah oui, parfaitement exact!

Donc les fréquences propres dont parle Feynman ne sont pas les fréquences propres du cristal, mais celles d'un électron!
Donc les électrons sont supposés indépendants les uns des autres, c'est pour cela qu'apparait un (nombre d'électron) dans le Feynman...

[kalish]

ça m'étonnerait qu'il soit question de beaucoup de fréquence propre dans un phénomène de diffusion. Il n'y a pas absorption apparemment, les états électroniques ne transitent pas dans un diélectriques d'après moi.

[albanxiii]

Bonjour,

Les phonons sont des vibrations ou oscillations des atomes ou ions du solide.

J'ai oublié les ions dans mon message précédent.... je voulais écrire "coeurs d'atomes" à la place d'atomes. Les coeurs d'atomes sont une image commode pour désigner les noyaux + les électrons qui restent liés, les autres électrons sont ceux qui participent à la laison métallique ou ionique ou covalente.

On peut raisonner ainsi avec des coeurs d'atomes positifs qui forment un réseau régulier (dans un cristal parfait) et les électrons de liaison métallique par exemple qui sont moins liés aux coeurs d'atomes.... du coup, comme ils sont moins liés, ils peuvent "aller voir" ce qui se passe du côté du coeur d'atome voisin sans dépenser trop d'énergie. Et ainsi de suite de proche en proche. Ca donne une image de la délocalisation des électrons dans un métal. Ca permet aussi de donner une image de ce qui se passe sous l'action d'un champ électrostatique ou d'une onde électromagnétique....