Que voit t'on lorsque l'on va plus vite que la lumière ?

[invitec66009ed]

Bonjours a tous, je suis étudiant en classe de terminale S et aujourd'hui notre professeur nous as parlé de quelque chose d'intéressant : l'effet Vavilov-Tcherenkov. Pour ceux qui ne connaisse pas il s'agit d'une sorte d'onde de choc créé lorsqu'une particule dépasse la vitesse de la lumière. En effet il est possible qu'une particule dépasse la vitesse de la lumière, fin pas tout a fait. Dans un milieu, l'eau par exemple la vitesse de la lumière c1 = c/n ou n est l'indice de réfraction. Bon bah si par exemple dans l'eau la lumière se déplace a 200 000km/s et qu'une autre particule se déplace a 250 000km/s, elle ira donc plus vite que la lumière. Or on m'a toujours dis que qu'elle que soit la vitesse a laquelle on se déplace on voit toujours la lumière se déplacé a la même vitesse, mais la on va plus vite qu'elle comment la verrait t'on ???

Merci a tous d'avoir pris le temps de lire et de peut être m'apporter la réponse. Si je n'ai pas était assez précis dite le moi dans les réponses.
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[invite8865c38b]

en général on appelle ca l'effet tcherenkov tout court. Ce n'est pas approprement parlé une onde de choc mais plus un effet lumineux. C'est par exemple ce qui explique la couleur bleutée de l'eau dans les centrales nucléaires.

Pour répondre à ta question, on voit la lumière se déplacer à la meme vitesse dans le vide (ou c est la vitesse limite).
Meme dans un milieu matériel, un photon va toujours à c (vitesse de la lumière dans le vide), donc meme si une particule va plus vite que la vitesse de la lumière dans le milieu matériel, elle verra toujours un photon se déplacer à c.


P.S: une petite explication s'impose: comme tu le sais on peut "décomposer" la lumière en photon. Dans un milieu matériel (comme l'eau par exemple), les photons sont constamment absorbés puis réemis par les atomes présents dans l'eau et c'est pour ca que la lumière met plus de temps à sortir du milieu matériel. Cependant chaque photon, lui se propage toujours à c.

[inviteec0d6e6f]

Cependant chaque photon, lui se propage toujours à c.

... entre son point de libération et son point de capture.
Effectivement, ça ressemble alors à du saute mouton, ça donne l'impression au final que la vitesse de la lumière est inférieure dans l'eau a celle dans l'espace ET que du coup, des particules de matière peuvent aller plus vite que c, alors que ce n'est pas le cas.
Un particule de matière, massive, ira toujours à une vitesse inférieure a c, même si dans certains milieux, la diffusion de la lumière se fait (d'une extrémité a l'autre d'une expérience), elle même, à une vitesse inférieure a c.

[invite5e279b10]

Meme dans un milieu matériel, un photon va toujours à c

d'où sors-tu ça?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

d'où sors-tu ça?

De la description en théorie quantique des champs. Le photon se déplace toujours à 'c'.

Mais le photon n'est pas l'onde que nous observons. L'onde que nous observons est un ensemble de photons et même pour un seul photon il y a superposition quantique d'états de fréquences, longueurs d'onde et phases différentes.
Et comme si cela ne suffisait pas (ce serait beaucoup trop simple ) ces photons sont en interactions avec les particules chargées du milieu (polarisation et magnétisation du milieu).

Le résultat global est une onde dont la vitesse de phase est plus faible que 'c'.

Maintenant, pour partir de la description quantique de la propagation de la lumière dans un milieu, faut être maso au dernier degré. Autant rester au niveau de l'électromagnétisme classique qui suffit tout à fait pour l'effet Tcherenkov.

[invitee724fe2f]

ce qui est intéressant dans le modèle absorption réémission, c'est que la direction puiise être préservée dans certains matériaux , hors réfraction

[invite8865c38b]

Salut,



De la description en théorie quantique des champs. Le photon se déplace toujours à 'c'.

Mais le photon n'est pas l'onde que nous observons. L'onde que nous observons est un ensemble de photons et même pour un seul photon il y a superposition quantique d'états de fréquences, longueurs d'onde et phases différentes.
Et comme si cela ne suffisait pas (ce serait beaucoup trop simple ) ces photons sont en interactions avec les particules chargées du milieu (polarisation et magnétisation du milieu).

Le résultat global est une onde dont la vitesse de phase est plus faible que 'c'.

Maintenant, pour partir de la description quantique de la propagation de la lumière dans un milieu, faut être maso au dernier degré. Autant rester au niveau de l'électromagnétisme classique qui suffit tout à fait pour l'effet Tcherenkov.

ou vouloir faire suer ses étudiants^^
J'en ai eu une version "light" en partiel (à l'aide des équations de bloch et de la polarisation quantique, etc.). Je me suis pas super amusé

[invite1a73c863]

Bonjour,

ce qui est intéressant dans le modèle absorption réémission, c'est que la direction puiise être préservée dans certains matériaux , hors réfraction

Je suis également intéressé par un développement lié.

Merci. Cordialement.

[invitee724fe2f]

Bonjour,

Bonjour,
Je suis également intéressé par un développement lié.
Merci. Cordialement.

en optique quantique, le photon créé par la ré-émission conserve le mode kT de celui absorbé , cad spin, longueur d'onde et direction. On peut voir correctement à travers des lunettes une expérience de polarisation ou un panel de couleurs.
Si rien d'autre ne les en empêche , les images à travers le matériau sont de simples transformations des images à travers le vide

[invitee724fe2f]

erreur de composition dans la contrib ci-dessus : le "cad" avant spin n'a pas lieu d'être. J'ai retiré une longue explication inutile et il en est resté une scorie ...
désolé

[Deedee81]

Salut,

Notons quelque chose de remarquable dans cette histoire de "conserver sa direction malgré les interactions". Dans l'approche classique par les ondes électromagnétiques, on fait l'hypothèse que chaque point du milieu traversé (air, eau, etc...) est "ébranlé" par les ondes incidentes et émet des ondes sphériques. Ca fait horibble comme idée comme ça (ça en fait des ondes à additionner) mais par le calcul c'est tout à fait abordable.

Chose remarquable, lorsque l'on fait la somme de toutes les ondelettes, on retrouve la propagation rectiligne, la réfraction, la réflexion, etc... (grâce aux interférences).
http://fr.wikipedia.org/wiki/Princip...uygens-Fresnel

C'est tout à fait analogue aux interactions décrites en termes de photons puisque l'état d'un photon monochromatique peut être une onde sphérique de fréquence précise.

Ca donne un bon pont entre les deux descriptions.

[invitee724fe2f]

Bonjour,

en rapport avec "la remontée de temps" ,
si vous avez 2 heures à perdre pour voir une vidéo sur ce que font les ingénieurs physiciens avec les ondes :
Renversement du temps, ondes et innovation par Mathias Fink de l'institut Langevin

A priori, c'est de la technologie , pas de la physique fondamentale.

2 choses m'ont paru particulièrement intéressantes :
- l'opposition entre le grand chaos de la réflexion de particules ( comme dans un billard ) au petit chaos de la réfléxion d'ondes ( dans une cavité ). La raison est simple : la particule va rapporter des informations sur une seule trajectoire alors que la diffusion d'ondes va rapporter un signal riche de tous les chemins ( décalés dans le temps, d'où un signal long ! ). Rapprochée de la réversibilité, cette évidence a de quoi surprendre et ouvrir l'esprit ...

- et plusieurs analogies avec la décohérence ( évoquée à nouveau dans une question à la fin ) , les perturbations que la mesure ajoute, les mesures faibles ... et des astuces , essentiellement protocolaires , pour multiplier la définition et le temps de persistance des signaux.

Vous serez bluffé par le retournement du paquet d'ondes provoqué par un lancer de pierre dans l'eau ...
Vous apprendrez beaucoup sur un nouveau mode d'arrosage wifi à pollution EM minimale et sécurité renforcée ( entre autres ) ...

En fait, toute la vidéo est passionnante, y compris la séquence sur les applications à l'imagerie médicale ou aux opérations sans bistouri.

[Deedee81]

Salut,

Je connaissais cette technologie, mais je n'avais jamais fait le lien. Merci pour ce lien (même si je n'arriverai jamais à trouver 2h ici, même pendant la pause midi )