Rayonnement

[ceceag]

Bonjour,
Serait il possible de réaliser une "piéce" étanche à tout rayonnement et à toute conduction thermique dans laquelle il n'y aurait plus d'agitation thermique????
MERCI
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[Deedee81]

Salut,

Serait il possible de réaliser une "piéce" étanche à tout rayonnement et à toute conduction thermique dans laquelle il n'y aurait plus d'agitation thermique????

Non. Pour cela il faut atteindre le zéro absolu et pour un corps macroscopique on peut l'approcher (il y a des records impressionnants) mais jamais l'atteindre.

Il y a plusieurs raisons à cela (plus c'est froid et plus c'est difficile à refroidir, il est impossible d'avoir une isolation parfaite, etc...)

[ceceag]

Salut,
merci pour la reponse

[ceceag]

Bonjour,
Toujours des questions sur le rayonnement....La matiere "vibre" (dans un corps chaud les atomes bougent,les noyaux des atomes et leurs particules bougent,les electrons bougent...)ce qui emet du rayonnement....Donc au sein d un meme atome ou d une meme molecule comme on a plusieurs vibrations differentes on a donc emission d ondes differentes.....MAIS quand un atome recoit un rayonnement qui "est en phase" avec sa vibration(la j ai un doute sur la formulation....ou quand un electron de l atome recoit un rayonnement qui est en phase avec lui meme....ECLAIREZ MOI????) l electron va alors etre excite,va changer d orbite revenir..en emettant une onde.....Cela veut donc dire que des changements d orbite se font en permanence dans une molecule soumise au rayonnement????Cela est donc vrai pour le visible(c est comme cela qu un objet diffuse les longueurs d onde de sa couleur???) mais aussi pour les uv infrarouges.....DONC par exemple peut on dire qu une molecule emet des infrarouges a la fois par la vibration de son noyau et a la fois par un changement d orbite d un de ses electrons??Quand on voit un citron jaune c est seulement du au changement d orbite des electrons???
MERCI

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

Aux températures ordinaires, il y a rarement des changements d'orbite des électrons. Il faut des températures plus élevées.

A température ordinaire, je distinguerais les gaz des solides.
- Pour les gaz, ce sont surtout les rotations (molécules asymétriques) et les translations qui entrent en jeu. Les rotations c'est toute la molécule qui tourne. Les translation, l'atome ou la molécule se déplace et ce déplacement est quantifié. Le changement de vitesse pouvant se faire par collision ou par échange de rayonnement.
- Pour les solides, à température ordinaire, c'est plutôt des vibrations. Les atomes sont disposés au sein d'un réseau (régulier comme dans les cristaux ou irrégulier comme dans le ver) et leur position moyenne varie au cours du temps, ils vibrent. Comme ces atomes sont liés entre-eux, l'ensemble se comporte comme des milliards de petits ressorts liés entre-eux. Ca rend l'étude assez complexe, on a notamment des structures de bandes (des bandes d'énergie pouvant être absorbées ou émises).

Donc, tu n'étais pas très loin

Evidemment il y a des tonnes d'exceptions et de cas particuliers. Il existe des gaz diatomiques où les vibrations se produisent aussi à température ordinaire (ici les deux atomes sont liés ensembles et ils se rapprochent, s'éloignent, se rapprochent, etc...), je n'ai plus l'exemple des molécules en tête, je n'ai pas retenu par coeur les tableaux avec les valeurs Tu as aussi le cas où les électrons de conduction entrent en jeu : dans les métaux (ils sont responsables de "l'éclat métallique", le fait que la lumière se reflète facilement sur les métaux) ou dans les semi-conducteurs (les cellules photoélectriques en sont un exemple évident). Les polymères et les grosses molécules en général peuvent aussi avoir des comportements assez complexes. Deux exemples : la chlorophylle, qui absorbe aisément la lumière et la transforme en déplacement d'électrons au sein de la molécule, ou les molécules possédant des cycles aromatiques : les électrons délocalisés dans le cycle interagissant facilement avec la lumière. La plupart des colorants sont des molécules avec des cycles aromatiques.

Il y a de quoi écrire un gros livre sans épuiser le sujet.

[ceceag]

Bonjour
Merci pour votre explication mais j ai ENCORE d autres questions:la matiere vibre par ses "différents "composants(electrons, noyaux, particules des noyaux,atomes) ...Donc au sein d un atome ou d une molecule il y a plusieurs vibrations differentes donc emissions d ondes differentes....EXACT?

Mais cette matiere recoit aussi differents rayonnements ....comment cela se passe t il??Chaque rayonnement recu va "percuter" la "partie" de l atome(ou de la molecule) qui vibre en phase avec le rayonnement correspondant???Par exemple pour schematiser si l atome emet des uv par la vibration de son noyau,le rayonnement uv recu de l exterieur va percuter le noyau??Et si l atome emet des infrarouges par la vibration de ses electrons,le rayonnement infrarouge recu de l exterieur va percuter les electrons???ET ainsi de suite....
PS:un objet a la couleur des ondes qu il rediffuse....J ai cru lire que cette diffusion de la couleur etait due seulement aux mouvement des electrons(changement d orbite)...EST CE EXACT???
MERCI

[Deedee81]

Salut,

Merci pour votre explication mais j ai ENCORE d autres questions:la matiere vibre par ses "différents "composants(electrons, noyaux, particules des noyaux,atomes) ...Donc au sein d un atome ou d une molecule il y a plusieurs vibrations differentes donc emissions d ondes differentes....EXACT?

Non, les électrons autour de l'atome ne vibrent pas. Ou alors il faut beaucoup d'énergie pour les force à changer d'états. (*)

Ce qui vibre c'est la distance entre les atomes liés entre-eux. Soit dans une molécule. Soit dans un réseau cristallin (ou amorphe) d'un solide.

Il y a différents modes de vibration => des ondes de longueurs d'onde différentes.

Pour qu'il y ait émission ou absorption, il faut forcément une charge électrique. La lumière comme tout onde électromagnétique n'est sensible qu'aux charges électriques. Pour un électron seul, c'est évident, il a un charge électrique. Pour une molécule ou toute liaison entre atomes, il faut un "moment dipolaire électrique", c'est-à-dire que les charges électriques ne sont pas réparties uniformément dans la molécule. L'onde électromagnétique interagit avec ces charges électriques. Cela conduit à l'émission spontanée, l'émission stimulée et l'absorption.

La couleur dépend de beaucoup de choses :
- l'état des électrons (voir les colorants ci-dessous)
- des états de vibration du solide
- de la nature de la matière et de sa structure (réflexion, réfraction, diffraction, diffusion interférences....)
Bref, c'est généralement assez complexe (**).
Un exemple bien connu : les ailes de papillons montrent souvent toutes sortes de dessins colorés. Hé bien, dans une aile de papillon il n'y a pas le moindre pigment coloré !!!! Tout est dû à des interférences entre ondes lumineuses traversant la structure de l'aire (des microstructures en chitine si ma mémoire est bonne).



(*) Exceptions : 1) dans les molécules organiques, les électrons sont parfois peu liés, ce qui donne la chlorophylle, les rhodopsines (molécules sensibles à la lumière dans l'oeil), les colorants. 2) dans les métaux et les semi-conducteurs les électrons de conduction interagissent facilement avec la lumière (miroirs, cellules photo-électrique).
(**) a nouveau il y a des exceptions : il y a des cas plus simples. Par exemple, si tu chauffes fortement du sodium (par exemple avec un arc électrique), il devient jaune-orangé. C'est dû à la transition électronique de son électron périphérique. C'est donc ici bien une transition électronique et elle correspond à une longueur d'onde bien précise.

[ceceag]

BONJOUR
J ai une question concernant la flamme pendant une combustion...Si je ne me trompe une flamme est le lieu ou se produit tout un tas de reactions chimiques ,modifications d agencements de molecules etc..Donc dans une flamme il y a tout un tas d'agitation(des atomes...de leurs "particules"...)et donc plusieurs rayonnements differents emis...dont certains rayonnements visibles puisque nous voyons une flamme....Mais la vision de la flamme est elle seulement due aux echanges d electrons entre le combustible et l oxygene ou aussi a d autres vibrations????
MERCI

[maxwellien]

Bonjour, en général les états de rotations ou de translations où méme les liaisons entres particules correspondent à des petites NRJ (infrarouge et au delà).
Ce sont les transitions électroniques qui selon la configuration pour les molécules sont responsables de l'nrj émise et de la couleur perçue aux phénomène optique près.

[maxwellien]

Pour les colorant c'est carrément des morceaux de la molécule qui basculent symétriquement et et cette NRJ est dans le visible.

[ceceag]

Bonsoir,
Quand vous parlez de transitions electroniques,il s agit d electrons qui changent d orbite ...ou du transfert d electrons entre le comburant et le combustible?
MERCI

[Nicophil]

qui changent d'orbitale.

[ceceag]

Bonjour,
OK.MAIS l echange d electrons entre le combustible et le comburant engendre t il aussi des "vibrations" et donc du rayonnement?Si oui lequel?
MERCI

[Deedee81]

Salut,

Lorsque les molécules se réorganisent (par échange d'électrons et changement des liaisons) lors de la combustion, les molécules se retrouvent dans un état fortement excité. On a des excitations électroniques (on en a parlé plus haut, changement d'orbitale des électrons au sein d'un atome) et beaucoup de vibrations moléculaires (vibration des atomes au sein de la molécule, comme s'ils étaient attaché par un ressort).

[ceceag]

(re)BONJOUR
Dès que j obtiens une réponse a une question,il en vient une autre ...
Je m imagine que la propagation d une onde se fait d atome en atome(ou de particules en particules au sein des atomes)..Au premier atome le rayon incident est transmis ,reflechi et refracté selon les cas..la partie réfractée devient incidente pour le deuxieme atome et ainsi de suite.....IL y a donc une perte d energie du rayon incident au fur et a mesure jusqu a "disparition" de l onde....CELA EST IL EXACT???
autre question:
si on prend deux sources de lumiere,par exemple deux ampoules de lumiere blanche mais avec des puissances différentes..je m imagine que si on s eloigne de ces deux ampoules,la plus puissante nous paraitra plus nette ....et qu a une certaine distance il n y aura plus de photons a nous parvenir et nous ne pourrons plus les distinguer....Nous pourrons distinguer l ampoule plus puissante plus longtemps..Dites moi si je me trompe...Cela veut donc dire que les ampoules n emettent pas tout a fait la meme lumiere puisque le rayonnement de la plus puissante "se propage plus loin"..les vibrations au sein des filaments ne sont donc pas identiques...EXACT??Pourtant notre oeil verra une lumiere blanche dans les deux cas mais il doit y avoir une nuance de blanc??Pourquoi avec des vibrations differentes au sein des sources lumineuses (par exemple quand on regarde le soleil ou une ampoule a incandescence...)on voit quasiment la meme lumiere ????
MERCI BEAUCOUP

[Nicophil]

Non, la lumière plus puissante émet un flux plus dense, en photons par seconde et par m².

[Deedee81]

Salut,

Pour les lampes de puissance différente, voir remarque de Nicophil.

Si on se place vraiment très loin, le nombre de photons arrivant sur un mètre carré est plus faible (puisque le nombre fini de photons s'est dispersé dans tous les sens). A la limite on n'a plus que quelques photons par seconde.

Cela peut arriver dans deux cas :
- L'observation d'étoiles extrêmement lointaines.
- L'aller-retour d'un laser envoyé sur la Lune

Dans ce cas on utiliser des caméras CCD (charge coupled device) capables de détecter chaque photon et éventuellement on reconstruit l'image photon par photon.

Concernant la propagation. Un rayon lumineux peut traverser de grandes distances sans interagir le moins du monde avec la matière. La lumière des étoiles nous arrive pratiquement intact. Tout dépend de la transparence du milieu.

Par exemple, l'eau a un coefficient d'absorption non négligeable, surtout dans le rouge. Ainsi, à quelques mètres de profondeur tout prend une couleur bleu-vert (les rayonnements rouges du Soleil ont été absorbés) et quelques dizaines de mètres plus bas, c'est la nuit des profondeurs.

[ceceag]

REBONJOUR,
Donc plus le flux de photons est dense et plus une source de chaleur éclairera loin et nettement selon le milieu traversé?On verra mieux l eclairage de l ampoule puissante que celui de la moins puissante car son flux de photons est plus important?Par contre les deux ampoules eclairent en lumiere blanche mais comment le flux de photons est modifié?Ce sont des vibrations différentes qui permettent d avoir des flux de photons différents?Sinon mon raisonnement "de la propagation d un rayon incident d atome en atome...." est il coherent si on considere que quand le milieu est transparent alors le rayon incident est transmis totalement sans perte d energie ?
MERCI

[Deedee81]

C'est simplement la puissance dissipée dans la lampe qui fait la différence :

plus de courant, plus de chaleur, plus gros filament (pour une lampe à incandescence) => plus de lumière émise.

Si le milieu est transparent et que la lumière n'est pas affectée en le traversant, alors il n'y a pas propagation d'atome à atome mais plutôt "le rayon lumineux fait comme s'il n'y avait pas d'atomes sur son trajet".

Par contre, à la moindre interaction tu auras réflexion, diffusion, réfraction, diffraction,... (selon la structure et la géométrie du milieu).

Et oui, quand le milieu est transparent il y a transfert sans perte d'énergie (mais la lumière se disperse dans toutes les directions. Même le faisceau d'un rayon laser n'est pas parfaitement rectiligne : les meilleurs faisceaux lasers envoyés sur la Lune éclairent sur celle-ci une surface de 100 mètres de rayon environ, il n'y en a donc qu'une toute petite partie réfléchie par les catadioptres déposés par les mission Apollo).

[ceceag]

BONJOUR
Des questions un peu mélangées,veuillez m 'en excuser:
*Quand la lumiere se propage il y a perte d 'energie(par absorption et reflexion si le milieu n est pas bien transparent) et par dispersion(c est a dire que les photons se dispersent un peu dans tous les sens...Mais comment se l expliquer puisque normalement a un rayon incident correspond un seul rayon transmis dans un milieu transparent notamment)???
*les memes molecules d un meme materiau vibrent toutes de la meme maniere?
*un materiau absorbe t il plus de rayonnements quand son epaisseur augmente?
*un materiau transmet il moins bien le rayonnement si son epaisseur augmente?
*la reflexion du rayonnement se fait il seulement sur la surface du materiau(pour les rayons visibles par ex)?
*dans un materiau d une certaine masse ,les atomes situés au milieu recoivent ils et emettent ils autant de rayonnements que ceux situés plus vers l extérieur?
*un objet qui par ex emet beaucoup d infrarouges ,absorbe t il les infrarouges d un autre objet situé a ses cotés?Comment peut il en emettre et en recevoir simultanément?
*quand on augmente l agitation d un atome par conduction thermique,cela augmente t il de surcroit l agitation des particules ,des electrons ,des particules du noyau....?
*quand on augmente l agitation des particules par rayonnements(je ne sais pas si on peut le faire par conduction..?),cela augmente t il aussi l agitation de l atome(ou de la molecule)??
*les atomes (et les particules d un meme materiau) s'echangent ils du rayonnement??
*tous les electrons vibrent et emettent du rayonnement ou seulement ceux de la couche de valence?
*Je crois que la matiere interagit avec les rayonnements quand ils sont en phase "electriquement".Les electrons sont charges donc ils peuvent reagir facilement aux ondes et ainsi absorber le rayonnement..VRAI??En est il de meme pour les protons puisqu ils sont aussi charges?Pour l atome,la molecule..il faut des moments dipolaires(des moments de charges electriques....comment cela se passe t il concretement?)pour qu ils puissent absorber rayonnement.....VRAI?
*Quand la matiere a absorbe du rayonnement,elle est plus "agitée" et va donc en réemettre plus a son tour....VRAI?
*Quand un rayonnement n est pas en phase avec la matiere,il est soit reflechi ou soit transmis....mais dans ce cas est il totalement neutre pour la matiere ou cela provoque tout de meme un peu d agitation thermique???
MERCI (et encore désolé que tout cela soit un peu pele-mele)

[mariposa]

BONJOUR
Des questions un peu mélangées,veuillez m 'en excuser:
*Quand la lumiere se propage il y a perte d 'energie(par absorption et reflexion si le milieu n est pas bien transparent) et par dispersion(c est a dire que les photons se dispersent un peu dans tous les sens...Mais comment se l expliquer puisque normalement a un rayon incident correspond un seul rayon transmis dans un milieu transparent notamment)???

Bonjour,

Si tu essaies de comprendre des phénomènes il est rudement conseillé de ne pas mélanger lumière (onde électromagnétique) et photons. Commence donc par ignorer le concept de photons et çà ira mieux.

[Deedee81]

Salut,

En plus un rayon lumineux peut aisément être scindé en plusieurs :
- réflexion + transmission
- diffusion
- diffraction
- biréfringence (deux angles de réfraction avec polarisation)

[Nicophil]

Bonjour mariposa,

L'étude de la lumière (visible ou invisible) est l'étude du champ électrique non-stationnaire et de son interaction avec les charges électriques.
Après, il y a la théorie classique (amplitudes et longueurs d'ondes) et la théorie quantique (flux et énergies de quanta) de ce champ.

Quand même pas compliqué, bon sang...

[maxwellien]

Est ce que les concepts de la l'optique classique peuvent être expliquer de façon quantique?
Par exemple démontrer les lois de Descartes avec la mq

[Nicophil]

D'ailleurs la coexistence pacifique de ces deux théories scientifiques du phénomène pré-scientifique "lumière" suffit à ridiculiser tout discours arguant de la prétendue brutalité des faits scientifiques.

[albanxiii]

Bonjour,

Voir le petit livre "Lumière et matière : une étrange histoire" de R.P. Feynman.
Avec la mécanique quantique, non, il faut l'électrodynamique quantique.

@+

edit : je répondais au message #25.

[Deedee81]

Salut,

Quand même pas compliqué, bon sang...

???? Mariposa ne disait pas autrement.

Et il a raison. Il ne faut surtout pas mélanger les deux.

Si ce n'est que :

Après, il y a la théorie classique (amplitudes et longueurs d'ondes) et la théorie quantique (flux et énergies de quanta) de ce champ.

Je ne suis pas tout à fait d'accord avec les distinctions entre parenthèses. En théorie quantique des champs on a aussi des amplitudes et longueurs d'ondes. Et en théorie classique on a aussi des flux et énergie (mais pas de quanta, même si on peut artificiellement quantifier sous forme de paquets d'ondes).

[Nicophil]

Est ce que les concepts de la l'optique classique peuvent être expliquer de façon quantique?
Par exemple démontrer les lois de Descartes avec la mq

C'est le principe de correspondance, cher à Bohr : un même phénomène doit pouvoir être décrit dans les deux langues, le langage ondulatoire et le langage des quanta.

Mais la correspondance ne marche que pour un grand nombre de chats de Schrödinger, pas pour un échantillon non-représentatif, ni a fortiori un chat unique: combien faut-il de spectateurs pour former une holà! digne de ce nom dans un stade?
Combien faut-il de photons pour former des franges dignes de ce nom sur l'écran?
Combien faut-il interroger d'électeurs pour former un échantillon représentatif?

[Deedee81]

Salut,

C'est le principe de correspondance, cher à Bohr : un même phénomène doit pouvoir être décrit dans les deux langues, le langage ondulatoire et le langage des quanta.

Gasp !!!! Non !!!!! Le principe de correspondance consiste à dire que si h tend vers zéro, alors on doit retrouver la physique classique.

Qui plus est, certains aspects quantiques n'ont tout simplement pas d'équivalent classique. Le spin par exemple. Le pendant du spin pour le photon est la polarisation. Mais il n'empêche que ce sont deux choses différentes.

Ce à quoi tu fais référence ensuite est plutôt les aspects statistiques liés aux grands nombres (qui ont aussi leur limite, il suffit de voir que la statistique de Bose-Einstein n'est pas la statistique de Maxwell-Boltzman. Par contre, à très haute énergie, B-E, M-B et Fermi-Dirac, même combat).

Faire le lien entre les propriétés classiques et les propriétés quantiques est parfois franchement ardu. Même si c'est toujours possible (au moins qualitativement sinon quantitativement). Outre le principe de correspondance (auquel on peut substituer une approche physique que l'irréaliste h->0), la physique statistique (qui représente déjà morceau de grande taille), la décohérence et toute une série de liens ponctuels il faut même un chouillat d'interprétation quantique (ou plus exactement il faut faire attention aux raisonnements circulaires de certaines interprétations, c'est la seule difficulté).

Je ne connais pas le livre de Feynman cité, par contre dans son cours de MQ il donne aussi certaines explications classiques à partir du quantique, comme le concept de force de la mécanique classique.

[Nicophil]

Gasp !!!! Non !!!!! Le principe de correspondance consiste à dire que si h tend vers zéro, alors on doit retrouver la physique classique.

h tend vers zéro maintenant ??? Mais c'est une constante, c'est même LA constante!

De la même manière que la limite de correspondance Newton/Einstein est franchie quand la vitesse du mobile ne peut plus être négligée devant la vitesse de la lumière,
la limite de correspondance macroscopique ondulatoire / microscopique corpusculaire est franchie quand la quantité d'action représentée par la constante de Planck ne peut plus être négligée devant la quantité d'action mise en œuvre dans le système:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Principe_de_correspondance

C'est un problème de granularité, de pixellisation d'une image, pour utiliser une métaphore.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A..._d%27Ehrenfest