photon dans la matiere

vinze · 21/09/2004, 16h02

Bonjour a tous,
Je souhaiterai savoir que deviens un photon ou la lumiere quand elles se propage dans un materiaux transparent:
-est ce que le photon se propage comme dans le vide mais avec un potentiel electrique different qui explique sont ralentissement (indice de refraction>1),
-ou bien les ondes electromagnetiques constituant le photon excitent les electrons du materiaux (verre par exemple) et c est cette perturbation electronique qui se propage?

Quelle experience permet de differencier entre ces deux hypotheses?
Merci

scientist · 21/09/2004, 16h33

Puisque le photon se déplace à c dans le vide, dans les matériaux, il choque les atomes du matériaux ce qui va moins vite que sans obstacle.

Par contre, doit y avoir une légère perte d'énergie, sinon ça colle pas. Par contre pour les déviations, à part dans les formules, je ne sais trop commen on pourrait expliquer ça.

humanino · 21/09/2004, 17h21

C'est une terrible interpretation de la propagation d'ondes electromagnetiques dans les materiaux ! On ne peut pas devier un photon : on l'absorbe et on en reemet un autre.

La seconde proposition dans la question initiale est bien plus pertinente.

scientist · 21/09/2004, 17h58

Pourtant le photon passe (enfin pas tous mais si c'est transparent, bcp y arrive!).

Les photons choquent les atomes, d'accord là dessus quand même, non?
ensuite, ils réémettent en retournant à leur niveau d'équilibre, mais est-ce le même photon?
On peut toujours dire que oui pour être sûr, il faudrait discerner 2 points de 2 autres points? Mais si vous préférez, c'en est un autre. En puis, il existe aussi des photons qui ne touchent pas aux atomes. (enfin c'est statistique).

charly · 21/09/2004, 18h36

Je crois que dans le cas de materiaux relativement homogene ( genre le verre ) avec un indice de refraction precise , un electron captera le photon a un endroit et le relachera a un endroit precis , et deviant la lumiere . Il ne doit pas y avoir de perte d'energie , puisque l'electron exités va monter d'un rang puis redescendre en le rebalancant ! Enfin je crois

scientist · 21/09/2004, 20h13

Si tu laisses une vitre en plein soleil, elle chauffe...

isozv · 21/09/2004, 20h54

Salut

tu veux un aspect corpusculaire pour des photons hautement énergétiques (type : gamma ou X) ?

Lambda0 · 22/09/2004, 09h22

En première approche, la théorie électromagnétique permet de comprendre la propagation de la lumière dans la matière en introduisant les champs D et H et les polarisations électrique P et magnétique M : les équations de Maxwell dans la matière couplent les champs E,D,H,B.
Le passage de l'onde déforme le nuage électronique des atomes, ce qui crée un dipôle qui va rayonner une onde déphasée par rapport à l'onde incidente.
Les ondes réémise par chaque dipôle interfèrent constructivement dans une direction et l'onde résultante se substitue complètement à l'onde incidente : résultat connu sous le nom de "théorème d'extinction" (Ewald & Oseen).
Il faut noter que le théorème d'extinction permet également de retrouver la loi de réfraction et décrit donc correctement la propagation aussi bien au niveau des interfaces.
Le fait que ce champ secondaire soit déphasé par rapport au champ incident est relié à la notion d'indice optique : le dipôle rayonne avec un certain retard, la célérité de la lumière dans la matière est donc inférieure à sa célérité dans le vide.

Il s'agit bien sûr d'une première explication, linéaire et non quantique. Dès que le champ électrique de l'onde incidente devient important, le rayonnement dipolaire n'est plus proportionnel à l'excitation, et on voit apparaitre des harmoniques qui génèrent toute sorte de phénomènes non linéaires (doublement de fréquence, effet Kerr, etc.). D'autre part, à partir du moment où le champ excite préférentiellement des niveaux d'énergie discrêts, il faut passer à un traitement quantique.

spi100 · 22/09/2004, 09h57

Citation:

Posté par humanino

C'est une terrible interpretation de la propagation d'ondes electromagnetiques dans les materiaux ! On ne peut pas devier un photon : on l'absorbe et on en reemet un autre.

La seconde proposition dans la question initiale est bien plus pertinente.

Ca dépend des effets :
Pour l'effet compton on parle bien d'un choc photon-electron. Mais il n'y a pas que compton et effectivement il y a aussi le phénomène d'absorption et réémission de photons par les atomes.
Les deux cas coexistent.

Agel · 22/09/2004, 12h35

Citation:

Posté par vinze

Bonjour a tous,
Je souhaiterai savoir que deviens un photon ou la lumiere quand elles se propage dans un materiaux transparent:
-est ce que le photon se propage comme dans le vide mais avec un potentiel electrique different qui explique sont ralentissement (indice de refraction>1),
-ou bien les ondes electromagnetiques constituant le photon excitent les electrons du materiaux (verre par exemple) et c est cette perturbation electronique qui se propage?

Quelle experience permet de differencier entre ces deux hypotheses?
Merci

Avertissement:

Si ta question est destinée à préparer un devoir, ne lis pas ce qui suit, restes dans le classique. Dans le cas contraire, tu l'analyses avec bon sens, intelligence et esprit critique. Ici, ma pensée d'hier est l'analyse que j'en fais aujourd'hui. Mais celle-ci est aussi la prémisse de mes pensées de demain.

Un photon (ou du moins l'action qu'on nomme comme tel) ne peut exister que dans le vide. En effet, si l'énergie qui est le "produit" d'une onde, interagit avec un des constituants de la matière-ionisante, l'énergie de cette fraction d'onde serra :

1/ ou biens transformée en chaleur par l'agitation de l'atome ou molécule impliqué dans cette interaction,

2/ ou, si l'interaction ce produit sur un électron, celui-ci peut être soit:

1:2/ arraché de la matière créant l'ionisation de celle-ci,
2:2/ ou et si la matière est conductrice, être arraché de l'atome et créer un courent électrique
3:2/ mais il peut être absorbé par l'électron qui, en "restituant" l'énergie acquise de l'onde, en crée une nouvelle rigoureusement identique.
C'est cette onde réfléchie qui permet de voir toutes les choses de l'Univers, sans ces ondes réfléchies, nous serions plongés dans un monde uniformément et perpétuellement noir.

Donc répondre concrètement à tes deux questions, est plus du domaine de Madame Soleil que de l'état actuel des connaissances scientifiques. Cependant, comme tu le poses dans ta deuxième question, les multitudes d'inters actions des ondes dans le milieu traversé, ici le verre et dont l'indice de réfraction est de 1,5, doivent créer un imbroglio de champ électriques et magnétiques tels, que l'onde peut être ralentie?

Je doute que, dans l'état actuel des connaissances acquises dan ce domaine, tu puises obtenir des réponses cohérentes à tes deux questions.

spi100 · 22/09/2004, 12h37

Citation:

Posté par Agel

Avertissement:

Si ta question est destinée à préparer un devoir, ne lis pas ce qui suit, restes dans le classique. Dans le cas contraire, tu l'analyses avec bon sens, intelligence et esprit critique. Ici, ma pensée d'hier est l'analyse que j'en fais d'aujourd'hui. Mais celle-ci est aussi la prémisse de mes pensées de demain.

Un photon (ou du moins l'action qu'on nomme comme tel) ne peut exister que dans le vide. En effet, si l'énergie qui est le "produit" d'une onde, interagit avec un des constituants de la matière-ionisante, l'énergie de cette fraction d'onde serra :

1/ ou biens transformée en chaleur par l'agitation de l'atome ou molécule impliqué dans cette interaction,

2/ ou, si l'interaction ce produit sur un électron, celui-ci peut être soit:

1:2/ arraché de la matière créant l'ionisation de celle-ci,
2:2/ ou et si la matière est conductrice, être arraché de l'atome et créer un courent électrique
3:2/ mais il peut être absorbé par l'électron qui, en "restituant" l'énergie acquise de l'onde, en crée une nouvelle rigoureusement identique.
C'est cette onde réfléchie qui permet de voir toutes les choses de l'Univers, sans ces ondes réfléchies, nous serions plongés dans un monde uniformément et perpétuellement noir.

Donc répondre concrètement à tes deux questions, est plus du domaine de Madame Soleil que de l'état actuel des connaissances scientifiques. Cependant, comme tu le poses dans ta deuxième question, les multitudes d'inters actions des ondes dans le milieu traversé, ici le verre et dont l'indice de réfraction est de 1,5, doivent créer un imbroglio de champ électriques et magnétiques tels, que l'onde peut être ralentie?

Je doute que, dans l'état actuel des connaissances acquises dan ce domaine, tu puises obtenir des réponses cohérentes à tes deux questions.

Du domaine de Madame Soleil ou de Monsieur Agel ?

spi100 · 22/09/2004, 12h39

Citation:

Posté par Agel

Avertissement:

Un photon (ou du moins l'action qu'on nomme comme tel) ne peut exister que dans le vide. En effet, si l'énergie qui est le "produit" d'une onde, interagit avec un des constituants de la matière-ionisante, l'énergie de cette fraction d'onde serra :

Et tu sors ça d'où, un photon existe dans le vide et dans la matière. Si tu veux parler d'un un photon localisé, ce serait même plutot dans la matière. Agel, je suis désolé de devoir te dire ça mais tu racontes n'importe quoi.

Félix · 22/09/2004, 12h41

Car les vitres alors seraient opaques. L'atmosphère aussi...

scientist · 22/09/2004, 13h05

D'accord avec ce qui précède... les photons dans la matière, ça doit bien exister.

Et encore une question : pourquoi un faisceau lumineux traverse -t-il bien un matériaux en droite (approximative) et non pas en se diffusant par les nombreux chocs avec les atomes (électrons à priori)?

Et au fait comment 2 points peuvent-ils se rencontrer (photon-électron)? C'est impossible... sauf si c'est pas vraiment des points!

Félix · 22/09/2004, 13h16

Sauf que l'électron n'est pas une particule ponctuelle localisée, au sens classique d'une boule de billard "infiniment" petite.

humanino · 22/09/2004, 13h26

Citation:

Posté par spi100

Ca dépend des effets :
Pour l'effet compton on parle bien d'un choc photon-electron. Mais il n'y a pas que compton et effectivement il y a aussi le phénomène d'absorption et réémission de photons par les atomes.
Les deux cas coexistent.

Je tiens a preciser que meme dans la diffusion Compton, le photon est absorbe et un autre est reemis, alors qu'il n'y a pas de probleme profond a dire qu'un seul electron est implique dans le processus. On ne devie pas un photon.

Lambda0 · 22/09/2004, 13h39

Citation:

Posté par scientist

D'accord avec ce qui précède... les photons dans la matière, ça doit bien exister.

Et encore une question : pourquoi un faisceau lumineux traverse -t-il bien un matériaux en droite (approximative) et non pas en se diffusant par les nombreux chocs avec les atomes (électrons à priori)?

Et au fait comment 2 points peuvent-ils se rencontrer (photon-électron)? C'est impossible... sauf si c'est pas vraiment des points!

Déjà expliqué en 8 : les dipoles rayonnent dans tout l'espace mais les champs rayonnés n'interfèrent constructivement que dans la direction du faisceau.
En toute rigueur, il reste quand même de ce processus un peu de diffusion Rayleigh.

Si on veut absolument raisonner en photons et parler de choc photon-électron, on décrit la probabilité d'interaction au moyen d'une section efficace de diffusion : l'électron n'est donc pas ponctuel de ce point de vue

humanino · 22/09/2004, 14h00

Citation:

Posté par Lambda0

l'électron n'est donc pas ponctuel de ce point de vue

L'influence EM de l'electron n'est pas ponctuelle. Le vertex du diagramme de Feynman correspondant est celui d'une particule ponctuelle. Le vertex de la meme interaction pour un proton est parametrise par deux facteurs de forme pour tenir compte de la non-ponctualite de cette particule composite.

Si une personne sur ce forum arrivait a remettre en question le modele standard, je serais fascine. Si cela devait arriver, on s'attend plutot a le voir dans une revue telle que Physics Review Letter. Vous pouvez toujours faire honneur a FS.