Et encore une Nème question à propos de la vitesse de la lumière

[mach3]

Serait-il possible d’avoir quelques informations concernant ce qui est en rouge ? merci,

le photon, c'est l'aspect corpusculaire de la lumière, c'est une particule de masse nulle, qui se déplace donc à la célérité c, cependant le photon interagit avec les milieux qu'il traverse, il est absorbé et réémit ou diffusé, etc...
Ces phénomènes d'interaction sont beaucoup plus évident à décrire si on prend l'aspect ondulatoire de la lumière : une oscillation conjointe du champ éléctrique et du champ magnétique qui se propage. Les milieux sont remplis de particules chargées ou au moins polarisés et ces particules vont donc être plus ou moins affectés par le passage de l'onde électromagnétique, elles vont se mettre à vibrer en résonance avec l'onde incidente. Ces charges qui bougent émettent à leur tour une onde électromagnétique qui va interférer avec l'onde incidente. Le résultat de cette interférence est une onde électromagnétique résultante qui se déplace à une vitesse inférieure à celle de la célérité c.

m@ch3
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[invitee6f0086a]

Vous dites que le photon va toujours à c quelque soit le milieu, mais il a été dit, il y a quelques semaines (je ne retrouve plus les écrits) qu’un photon mettait énormément de temps pour quitter le centre du soleil (en milliers d’années je crois (pas sût du tout)).

La, je suis perdu, je croyais que le photon allait toujours à c !

[Calvert]

La, je suis perdu, je croyais que le photon allait toujours à c !

Oui, mais il ne va pas toujours en ligne droite (dans le Soleil, les photon sont absorbés et réémis dans une direction aléatoire un très grand nombre de fois entre le centre et la surface).

[invitee6f0086a]

Merci Calvet, je comprends mieux !

Les photons sont incroyables, autant je peux comprendre (ou plutôt admettre) qu’ils « traversent » une matière comme le verre, que j’ai un léger souci pour admettre qu’ils traversent le rayon du soleil.

Quand un photon percute ma rétine, il ne va pas me traverser le cerveau.

A moins, qu’au niveau du soleil, ce soit les réactions nucléaires qui change la donne.

Oui, mais il ne va pas toujours en ligne droite (dans le Soleil, les photons sont absorbés et réémis dans une direction aléatoire un très grand nombre de fois entre le centre et la surface).

Comment sait-on que c’est le « même photon » qui est absorbés et réémis ? je me demande même si cette question a un sens ! ?

[Calvert]

Comment sait-on que c’est le « même photon » qui est absorbés et réémis ? je me demande même si cette question a un sens !

Ce n'est pas le même photon. Au centre, les photons produits par les réactions nucléaires sont des photons gamma. Après avoir traversé le Soleil, ils émergent avec le spectre bien connu, surtout dans le visible.

[invitee6f0086a]

Merci, je comprends mieux,

Et pour un faisceau lumineux (par exemple), qui voyage dans le vide galactique, est-ce le même photon qui est absorbé et réémis ?

Merci,

[Garion]

Merci, je comprends mieux,

Et pour un faisceau lumineux (par exemple), qui voyage dans le vide galactique, est-ce le même photon qui est absorbé et réémis ?

Merci,

Un faisceau lumineux est composé de plusieurs photons (beaucoup même en général).
Si chaque photon ne rencontre rien sur son chemin, il va effectivement rester le même, mais s'il rencontre quelque chose, il va être absorbé et réémis.

[invitee6f0086a]

Un faisceau lumineux est composé de plusieurs photons (beaucoup même en général).
Si chaque photon ne rencontre rien sur son chemin, il va effectivement rester le même, mais s'il rencontre quelque chose, il va être absorbé et réémis.

Bonsoir,

Réémis pour suivre à nouveau les autres photons, qui eux n’ont rien rencontré sur leur chemin ?

[papy-alain]

Bonsoir,

Réémis pour suivre à nouveau les autres photons, qui eux n’ont rien rencontré sur leur chemin ?

Non, le photon absorbé est réémis dans une autre direction. C'est ce qui donne les raies d'absorption dans le spectre lumineux, dont le décalage permet de mesurer le redshift.

[Mailou75]

Non, le photon absorbé est réémis dans une autre direction. C'est ce qui donne les raies d'absorption dans le spectre lumineux, dont le décalage permet de mesurer le redshift.

Salut,

Pas sur de comprendre ... Un atome va donc absorber et remettre toutes les longueurs d'onde sans déviation sauf une longueur d'onde déviée qui caractérise l'atome ? (le bleu du ciel sont les rayons deviés vus ou la lumiere blanche moins les rayons deviés ?) En fait seuls les IR peuvent etre convertis en mouvement et/ou réémis partiellement ? Et pour les autres longueur d'onde (radio, x...), il se passe quoi ?

Merci
Mailou

[Garion]

Non, le photon absorbé est réémis dans une autre direction. C'est ce qui donne les raies d'absorption dans le spectre lumineux, dont le décalage permet de mesurer le redshift.

Heu non, les raies d'absorbtion c'est du au fait que le photon réémis n'a pas la même fréquence, mais il peut très bien avoir la même direction.

[Mailou75]

Arg, mon savoir est un gruyère, plus je creuse plus je vois des trous

[Garion]

Pardon, j'ai fait une confusion entre les raies d'émission et d'absorption.
Papy-alain avait raison. J'espère qu'il m'excusera.
Les photons de certaines fréquences sont absorbés par les atomes. comme elles sont réémis dans toutes les directions possibles, très peu arrivent finalement jusqu’au récepteur. Cela fait un trou dans le spectre qui permet d'identifier dans quoi est passé le faisceau.
Les raies d'émission sont visible dans le spectre d'un gaz qui refroidit. Car chaque atome va réémettre sur des fréquences bien précises qui sont identifiables.

[phys4]

En fait seuls les IR peuvent etre convertis en mouvement et/ou réémis partiellement ? Et pour les autres longueur d'onde (radio, x...), il se passe quoi ?

Merci
Mailou

Bonjour,
Je pense qu'il est clair pour vous maintenant, qu'un photon, en tant qu'entité quantique n'est jamais absorbé partiellement, il est capté ou il ne l'est pas.
Le photon résultant s'il existe, n'aura plus la même fréquence ni la même direction. Ceci est vrai pour toutes fréquences.
En radio, l'on parlera d'absorption partielle, le nombre de photons est tellement grand, que l'on considère le rayonnement. En rayons X, c'est identique, suivant le type d'interaction, un atome ionisé par un photon X retrouvera son équilibre après émission de plusieurs photons. En cas d'effet Compton, il y aura un autre photon X d'énergie inférieure remis.
Au revoir.

[Mailou75]

merci,

Bonjour,
Je pense qu'il est clair pour vous maintenant, (...)

non, malheureusement rien n'est clair pour moi

Je vais tenter une expérience :
J'emet un rayon de lumière blanche, il contient autant de photons que de couleurs dans le spectre visible. Je le fais traverser successivement un atomes de chacun des éléments du tableau périodique. Je reçois à la sortie un spectre où manquent les raies d'absorption respectives.

Interprétation, vous me corrigerez
Les atomes ont absorbé le photon correspondant à leur longueur d'onde caracteristique sous forme de niveau d'énergie d'electrons/pression/chaleur. Pour se desexiter/refroidir l'atome émet une onde sphérique qui deviendra photon à sa réception
Les autres photons sont immédiatement réémis dans la même direction, autant dire qu' ils n'interagisent pas.

Questions:
1- les fréquences d'absorption et d'émission sont elles les mêmes ?

2- si les photons non absorbés continuent leur route comment se fait il que la lumière soit déviée dans certains materiaux ?

3- le bleu du ciel est il le photon réémis aléatoirement par l'oxygène/azote ?

4- si je réitère l'expérience avec des IR, chaque atome va absober une partie de l'énergie pour la reemettre sous forme d'onde tandis que la plus grande partie de l'énergie continuera sa route ?

Bon, je sens qu'il y a du boulot

merci d'avance
Mailou

[phys4]

J'emet un rayon de lumière blanche, il contient autant de photons que de couleurs dans le spectre visible. Je le fais traverser successivement un atomes de chacun des éléments du tableau périodique. Je reçois à la sortie un spectre où manquent les raies d'absorption respectives.

Interprétation, vous me corrigerez
Les atomes ont absorbé le photon correspondant à leur longueur d'onde caracteristique sous forme de niveau d'énergie d'electrons/pression/chaleur. Pour se desexiter/refroidir l'atome émet une onde sphérique qui deviendra photon à sa réception
Les autres photons sont immédiatement réémis dans la même direction, autant dire qu' ils n'interagisent pas.

Questions:
1- les fréquences d'absorption et d'émission sont elles les mêmes ?

En cas d'absorption, il y aura éjection d'un électron, puis réarrangement progressif des niveaux d'énergie, donc une suite d'émission de photons d'énergies inférieures.

2- si les photons non absorbés continuent leur route comment se fait il que la lumière soit déviée dans certains materiaux ?

Dans mon explication précédente, j'ai omis les cas où l'interaction se fait sans absorption, oui, ça existe : pas d'échange d'énergie mais seulement d'impulsion comme un choc élastique.
Cela se produit dans tous les cas de réfraction, réflexion et diffusion. C'est vrai également pour toutes les ondes EM : réflexion et réfraction des ondes radio dans l'atmosphère, spectroscopie des cristaux par rayons X, déviation de lumière par un prisme.
Dans le cas de la spectroscopie X, l'on considère cela soit comme une réfraction ou une diffusion. J'estime que l'on doit considérer ces deux phénomènes comme liés, la somme des ondes diffusées par les atomes ayant conservées leur fréquence et leur phase vont interférer pour construire une onde réfractée ou réfléchie. S'il n'y a pas d'interférence constructive, l'on parle alors de diffusion.

3- le bleu du ciel est il le photon réémis aléatoirement par l'oxygène/azote ?

Il y a les deux cas dans le bleu du ciel, absorption d'UV et réémission d'autres photons dans toutes les directions mais surtout diffusion des longueurs d'onde bleues et violettes par les micro poussières.

4- si je réitère l'expérience avec des IR, chaque atome va absober une partie de l'énergie pour la reemettre sous forme d'onde tandis que la plus grande partie de l'énergie continuera sa route ?

Pour les photons déviés, vous aurez les deux cas, l'absorption avec changement d'énergie et la diffusion qui est une simple déviation.

J'espère avoir été assez complet, si vous voyez un cas qui sort de l'ordinaire , n'hésitez pas.
Au revoir.

[invitee6f0086a]

Un grand merci, ce fut fort intéressant et instructif.

[Zefram Cochrane]

Bonjour,
Je voudrais savoir si on ne peut pas faire d'analogie entre la déviation d'une rayon lumineux par un champ de gravitation et la réfraction en optique; on parle de lentille gravitationnelle après tout.

qu'en est il du phénomène de dispersion chromatique?
http://fr.wikipedia.org/wiki/Prisme_(optique)

cordialement,
Zefram

[phys4]

Bonjour,
Je voudrais savoir si on ne peut pas faire d'analogie entre la déviation d'une rayon lumineux par un champ de gravitation et la réfraction en optique; on parle de lentille gravitationnelle après tout.

qu'en est il du phénomène de dispersion chromatique?
http://fr.wikipedia.org/wiki/Prisme_(optique)

cordialement,
Zefram

Bonjour,
A priori les deux phénomènes sont très différents. Cependant il existe une méthode de calcul qui s'inspire de la réfraction dans un milieu à indice variable :
Nous considérons que le faisceau a une certaine largeur, entre les deux bords du faisceau, les longueurs d'onde sont différentes et donc le faisceau se courbe du coté des longueurs plus courtes pour garder un front d'onde isophase.
Ce procédé appliqué aux longueurs d'onde modifiées par RG donne le résultat correct pour la courbure.
Comme la variation relative de longueur d'onde est identique pour tout les rayonnements EM, il n'y a pas de dispersion.

[Zefram Cochrane]

Sincèrement merci pour ton explication.
Est ce que tu pourrais décrire la méthode de calcul s'il te plait?
je sais que je demande peut être beaucoup désolé.
Zefram

[phys4]

Est ce que tu pourrais décrire la méthode de calcul s'il te plait?
je sais que je demande peut être beaucoup désolé.
Zefram

J'avais essayé cela pour comprendre comment fonctionne les géodésiques pour la lumière, la méthode des différentielles de la phase, revient à suivre la variation de phase.
Je ressortirai le calcul de déviation d'un rayon au voisinage d'une étoile par cette méthode, mais pas ce soir.

Bonne soirée.

[papy-alain]

Sincèrement merci pour ton explication.
Est ce que tu pourrais décrire la méthode de calcul s'il te plait?
je sais que je demande peut être beaucoup désolé.
Zefram

Tu trouveras ton bonheur ici : http://www.lacosmo.com/DeviationLumi...dex.html#item3

[Zefram Cochrane]

Salut papy Alain.
Je te remercie pour ton lien; c'est typiquement ce genre d'explication que je cherche .
Il me faut maintenant pouvoir le mettre en relation avec la méthode de calcul de Phys que je remercie par avance.

Zefram

[Zefram Cochrane]

Tu trouveras ton bonheur ici : http://www.lacosmo.com/DeviationLumi...dex.html#item3

Bonjour,
je voudrais avoir quelques précisions concernant les formules du lien de papy-alain.
premièrement formule 2 (déjà! )
Je vois que ds² = dt² - (dx² + dy² + dz²)
normalement ce n'est pas ds² = c²dt² - (dx² + dy² + dz²)
je suppose que par convention l'auteur a choisi c=1 ?
Dans l'expression de M en seconde peut-on me confirmer que :
M(secondes) = (G/C²).M(en grammes) et non M(secondes) = (G/C^3).M(en grammes)
En dessous de l'équation 31
cos a = R/r , j'aimerais avoir confirmation de ce à quoi correspond l'angle alpha dans le shéma présenté page 9.

ce sera tout.
merci d'avance
Zefram

[phys4]

Il me faut maintenant pouvoir le mettre en relation avec la méthode de calcul de Phys que je remercie par avance.

Zefram

Bonsoir à vous,

J'essaie de joindre le document donnant la comparaison entre réfraction et RG. Comme indiqué, il s'agit d'une approximation.
J'ai associé comme exemple de réfraction simple, la courbure des rayons dans l'atmosphère terrestre.
J'espère que ce sera compréhensible.

[invite60be3959]

Salut Zefram,

Je viens seulement de me rendre compte que personne n'avait encore répondu à ton appel à l'aide du 01/09/2011 !(Tu as d'ailleurs peut-être déjà répondu toi-même à ces questions depuis) Alors allons-y :

Je vois que ds² = dt² - (dx² + dy² + dz²)
normalement ce n'est pas ds² = c²dt² - (dx² + dy² + dz²)
je suppose que par convention l'auteur a choisi c=1 ?

c'est bien ça(l'auteur le précise page 2 à environ 3/4 de la page)

Dans l'expression de M en seconde peut-on me confirmer que :
M(secondes) = (G/C²).M(en grammes) et non M(secondes) = (G/C^3).M(en grammes)

Non, le facteur de conversion est bien G/c³. On peut le vérifier relativement facilement :

La force d'attraction gravitationnelle étant donnée par , on retrouve la fait que (en unités S.I et non c.g.s comme dans le texte mais peu importe). Et la seconde loi de Newton F=m.a, permet d'écrire

Donc , facteur qui convertie bien une masse en un temps.(Il n'y avait de toute façon quasi aucune chance que l'auteur se trompe sur un truc comme ça, donc en règle générale mieux vaut faire confiance à l'auteur et se dire que c'est nous qui avons fait une erreur).

En dessous de l'équation 31
cos a = R/r , j'aimerais avoir confirmation de ce à quoi correspond l'angle alpha dans le shéma présenté page 9.

Pour bien comprendre la signification de l'angle , il faut revenir un peu en arrière et notamment au niveau de la variable . Puisque R représente le rayon de l'astre attracteur et r la distance entre la particule incidente et le centre de l'astre en question, il est clair que 0 < u < 1. 0 correspond à une particule située à l'infini, et 1, à une particule rasant la surface de l'astre. On peut donc paramétrer u par un angle compris entre 0 et pi/2 tel que . A 1ère vue cet angle ne possède pas de signification physique(ou plutôt géométrique). Il est souvent pratique d'utiliser ce genre de paramétrage trigonométrique(développements limités bien connus, formules trigo, etc...).
Mais on peut tout de même lui donner un sens géométrique(même si cela n'a pas un énorme intérêt, puisque cet angle est éliminé par intégration à la fin du calcul). On peut remarquer en effet que . Donc est l'angle adjacent à un côté de longueur R dans un triangle rectangle dont l'hypothénuse est de longueur r. Il est assez facile de trouver un tel triangle sur la figure(de la page 8). On trace le segment [OM], et la tangente au cercle (représentant l'astre) issue de M(on peut appeler T le point commun à la tangente et au cercle). L'angle est alors l'angle "proche de M" dans le triangle OMT rectangle en T.

[Zefram Cochrane]

Bonjour,

Phys4.

Je te remercie pour ta réponse, c'est un bon travail :Bravo1:.
Je vais m'y plonger avec plaisir et décortiquer tout cela, mais cela va prendre un peu de temps. Je vais certainement te relancer là-dessus dans les prochains jours.

Vaincent

Je te remercie aussi pour tes précisions mais quelque chose m'échappe à propos de G/C^3

D'après la métrique de Schwarzchild, en prenant c=1,



la formule

laisse penser que :

Je lis que l'auteur précise que M à la dimension d'une longueur. Pour la convertir en seconde, il effectue l'opération suivante : M(secondes) = M (mètres)/ C ?

[phys4]

Je lis que l'auteur précise que M à la dimension d'une longueur. Pour la convertir en seconde, il effectue l'opération suivante : M(secondes) = M (mètres)/ C ?

En effet, cette grandeur s'appelle aussi masse réduite, dans mon texte je prends la variable m, en réservant M pour les vrais masses. Cela te permettra de comparer.

[Zefram Cochrane]

Bonsoir,


http://www.lacosmo.com/DeviationLumi...dex.html#item3
Je suis en train d'étudier le document de papy-alain avant de m'attaquer à celui de Physe 4.

j'aurais deux petites questions:
dans l'équation 7 est ce que l'auteur à oublié de mettre l'indice B à r_B?

Seconde question:
je n'arrive pas à comprendre comment l'auteur passe de l'équation 10 à l'équation 11?

cordialement,
Zefram

[Deedee81]

Salut,

dans l'équation 7 est ce que l'auteur à oublié de mettre l'indice B à r_B?

Oui, visiblement.

je n'arrive pas à comprendre comment l'auteur passe de l'équation 10 à l'équation 11?

C'est un procédé classique dans la résolution lorsqu'il s'agit de déterminer des constantes du mouvement.

L'équation 10 montre que le terme (1 - 2M/r)(t/tau) ne dépend pas du segment considéré. qu'on prenne A ou B, on obtient la même valeur.

On pose donc ce terme égal à une constante du mouvement que l'on écrit E/m.

L'identification au rapport de l'énergie par la masse peut se faire dans un cas simple : à l'infini. Pour un corps passant très très loin de l'étoile, (r -> oo), on a :
E/m = dt/dtau = gamma.

C'est à dire E = m*gamma

Ce qui est correct.

Ceci est également vrai pour le corps passant près de l'étoile, mais loin dans le passé et le futur (r tend aussi vers oo). C'est donc l'énergie cinétique (+ énergie propre) à l'infini.