Augmentation/Reduction de la longueur d'onde

[invite426a189f]

Bonjour à tous,

Etant écrivain et scénariste à mes heures perdues, je passe beaucoup de temps dans la recherche d'informations afin de donner à mes histoires, même les plus loufoques, une valeur scientifique et authentique, même si celles ci sont exagérée (à l'instar d'œuvres tel que Gunnm de Yukito Kishiro).

Aussi ma question porte sur une justification d'un mode annihilé de ses couleurs.
Pour cela, j'aurai aimer votre aide afin de connaitre les méthodes ou phénomènes connus pour la réduction ou l'augmentation de la longueur d'onde émise par la matière, si cela existe bien entendu. Dans le cas contraire, quels seraient, d'après vous, les causes d'incidence similaire.


En vous remerciant par avance pour votre aide,

Aemaeth
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[Deedee81]

Bonjour,

Etant écrivain et scénariste à mes heures perdues, je passe beaucoup de temps dans la recherche d'informations afin de donner à mes histoires, même les plus loufoques, une valeur scientifique et authentique, même si celles ci sont exagérée (à l'instar d'œuvres tel que Gunnm de Yukito Kishiro).
Aussi ma question porte sur une justification d'un mode annihilé de ses couleurs.
Pour cela, j'aurai aimer votre aide afin de connaitre les méthodes ou phénomènes connus pour la réduction ou l'augmentation de la longueur d'onde émise par la matière, si cela existe bien entendu. Dans le cas contraire, quels seraient, d'après vous, les causes d'incidence similaire.

Fait une recherche sur "effet Doppler", "redshift",...

Tu as aussi pas mal d'effets non linéaires dans la matière modifiant la longueur d'onde. En particulier certains matériaux divisent le rayon lumineux en deux rayons de longueur d'onde double. (je ne suis pas spécialiste de ce genre de matériau, ne m'en demande pas plus )

P.S. : je ne comprend pas l' expression "un mode annihilé de ses couleurs" ni de quoi tu parles dans "les causes d'indicence similaire".

[invite17fafe5f]

P.S. : je ne comprend pas l' expression "un mode annihilé de ses couleurs" ni de quoi tu parles dans "les causes d'indicence similaire".

Je crois que c'est une faute de frappe. Lire plutôt "un monde annihilé de ses couleurs".

Question amusante. La SF a cette capacité de faire rêver des scénarios improbables On peut imaginer un filtre gigantesque posé entre le soleil et la terre pour ne laisser passer qu'une seule longueur d'onde, et le monde deviendrait monochromatique, illuminé par la lumière solaire.
Par contre les couleurs seraient visibles avec la lumière artificielle...

Ou alors un virus détruisant certains batonnets de la rétine et rendant la vision monochrome ? Ce serait radical...

[invite99377639]

Pardonnez-moi mon pinaillage, mais avant d'essayer de répondre, j'aimerais éclaircir deux points.
- La rigueur voudrait qu'on dise "la longueur d'onde de l'onde émise par la matière". La longueur d'onde est une propriété de l'onde et non pas l'onde elle-même.
- En principe, la matière n'émet pas d'onde, mais réfléchit les ondes incidentes qu'elle reçoit. Pour émettre une onde, il faut de l'énergie, donc un principe actif. Ceci est aussi vrai pour les matériaux phosphorescents ou radioactifs (période de demi-vie).

Je poursuis avec quelques définitions:
Fréquence d'une onde: nombre de périodes par seconde en hertz [Hz]
Vitesse d'une onde: distance en mètre parcourue par seconde [m/s]
Longueur d'onde d'une onde: distance d'une période en mètre [m]
La longueur d'onde se calcule comme la vitesse divisée par la fréquence.

Phénomènes pouvant changer la longueur d'onde:

Un changement naturel de la fréquence d'une onde en train de se propager n'existe pas, et une transformation de la fréquence de cette onde demande de l'énergie. Une onde incidente aura donc toujours la même fréquence après réflexion ou réfraction sur/dans un objet immobile. Il n'y a aucune exception à cette règle. Si la fréquence change, c'est qu'il y a eu quelque part un principe actif complexe, comme c'est le cas dans un récepteur radio (antenne + mélangeur pour démoduler un signal). Par contre, l'onde peut être filtrée, c'est-à-dire que sa puissance peut être plus ou moins atténuée, et l'importance de cette atténuation peut très bien dépendre de la fréquence. Un exemple typique serait un filtre UV: c'est un verre "coloré" qui laisse passer les ondes "rouges" (peu d'atténuation) du soleil mais bloque les ondes "violettes" (très forte atténuation). Mais en aucun cas les ondes violettes n'ont été transformées en ondes rouges.

Pour la longueur d'onde, il y a une petite subtilité. Celle-ci est liée, comme on l'a vu, à la fréquence par sa vitesse. Dans le cas de la réfraction, si l'onde, en changeant de milieu (air->verre pour la lumière), change de vitesse (ralentie), sa fréquence n'ayant pas changé, sa longeur d'onde va changer proportionnellement à sa vitesse. Pour la lumière, ce changement de vitesse est extrêmement faible et négligeable. Mais pour le son (air->eau par exemple), la longueur d'onde peut être affectée. Cependant, à l'oreille, le son est toujours le même, car sa fréquence n'a absolument pas changé. Dans le cas d'une réflexion (miroir, echo), le milieu étant toujours le même (air), ni la fréquence ni la longueur d'onde ne seront affectés. Le calcul de la longueur d'onde est parfois utile pour dimensionner certains objets (en radio, on parle souvent d'antenne "quart d'onde"), mais pour notre perception par les sens (vue, ouïe), seul la fréquence importe.

L'effet Doppler fait intervenir une réflexion sur un objet en mouvement, donc pouvant apporter de l'énergie. Pour la lumière, cela ne change rien, sa "couleur" ne changera pas (ou alors Einstein s'est trompé). Pour les ondes acoustiques ou électromagnétiques, il est dit que si un objet se rapproche, la fréquence de l'onde réfléchie sera transformée en une fréquence légèrement plus haute (plus aigue si c'est un son) que l'onde incidente, donc une longueur d'onde plus petite. Et inversément si l'objet s'éloigne. Ceci est aussi vrai si la source de l'onde (un haut parleur par exemple) est en mouvement.

En résumé, je crains qu'il faille "re"modeler de gros phénomènes physiques (jusqu'à Einstein en tout cas) pour tenter d'expliquer un changement de la longueur d'onde de la lumière incidente sur la matière.

Salutations.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Bonjour,

Ces précisions sont peut être les bienvenues mais il y a des bizarreries :

L'effet Doppler fait intervenir une réflexion sur un objet en mouvement, donc pouvant apporter de l'énergie.

L'effet Doppler n'a nul besoin d'une réflexion. Seulement d'un émetteur et d'un récepteur en mouvement relatif. Par ailleurs, rappelons que l'énergie dépend de l'observateur (je ne parle même pas relativité là, l'énergie cinétique est relative même en physique newtonienne).

La suite est tout aussi confuse.

[invite99377639]

L'effet Doppler n'a pas besoin de réflexion, c'est vrai, mais la réflexion d'une onde sur une surface en mouvement peut démontrer l'effet Doppler. C'est ce principe qui est utilisé dans les radars.
Ma remarque sur Einstein n'est pas explicite, mais ce que je voulais dire, c'est que dans le cas de la lumière, même si la source de la lumière est en mouvement, sa vitesse, elle, ne changera pas. Donc à priori sa longueur d'onde non plus.
Bref, oublions la suite, j'avais trouvé l'idée intéressante, et j'y ai réfléchi trop vite.

[Deedee81]

Bonjour,

L'effet Doppler n'a pas besoin de réflexion, c'est vrai, mais la réflexion d'une onde sur une surface en mouvement peut démontrer l'effet Doppler.
C'est ce principe qui est utilisé dans les radars.

Ah oui, en effet, je n'avais pas tilté que tu faisais référence à ça. Mais c'est simplement parceque la cible fait office "d'émetteur secondaire".

Ma remarque sur Einstein n'est pas explicite, mais ce que je voulais dire, c'est que dans le cas de la lumière, même si la source de la lumière est en mouvement, sa vitesse, elle, ne changera pas. Donc à priori sa longueur d'onde non plus.

Pourtant elle change bien, même dans le cas non relativiste. La raison en est simple. Suppose que la source se déplace à V vers le récepteur. Elle émet un premier front d'onde se déplaçant à c. Au bout du temps T=1/fréquence (on suppose les effets relativistes négligeables, donc pas de dilatation du temps) il émet un second front d'onde qui sera situé à la distance cT - VT du premier, soit une longueur d'onde diminuée de VT.

Même la fréquence perçue sera modifiée puisqu'elle sera égale à c/(longueur d'onde reçue). Par contre c'est non symétrique pour le son (pour la fréquence, car sa vitesse se définit par rapport à l'air) mais symétrique pour la lumière (car 'c' invariant), là on n'échappe pas à la relativité, même à faible vitesse

Si je ne me trompe, c'est la fréquence qui est perçue par l'oreille interne (résonance avec la longueur des cils ?), à confirmer, et cela explique l'effet Doppler que l'on entend quand une ambulance se rapproche pui s'éloigne (ça s'entend aussi avec le simple bruit des moteurs, c'est particulièrement flagrant quand on essaie de se reposer dans sa voiture sur une aire de repos sur l'autoroute).

Il faut se méfier des a priori

j'y ai réfléchi trop vite.

Comme le radar ?

[invitee35ccb5b]

Je reviens à la question de base:
"connaitre les méthodes ou phénomènes connus pour la réduction ou l'augmentation de la longueur d'onde émise par la matière"

Bon le "émise par la matière" me paraît facultatif ou je n'ai pas compris la question, mais on comprend que l'on parle donc des OEM (électo-magnétiques) et non d'ondes acoustiques.

De plus Algaiir a dit: "En principe, la matière n'émet pas d'onde, mais réfléchit les ondes incidentes qu'elle reçoit". Attention ce n'est pas tout à fait ça: la matière peut bien sûr émettre des ondes mais il faut en effet distinguer ceci de la réflexion.

Venons-en à la question.

- La réflexion des ondes n'entraine pas de variation de fréquence (ceci est dû à la continuité du potentiel électrique et magnétique il me semble) si la source ou l'émetteur est en mouvement il y a simplement une différence de fréquence de l'onde selon les 2 référenciels.

- Cependant la matière peut "réémettre" (ou "émettre" comme vous voulez le fait est que l'énergie de la matière est forcément arrivée de quelque part) à des fréquences différentes. C'est le cas de la phosphorescence et de la technologie des ampoules basse consomation (et des néons mais là c'est dû au fait qu'ils émettent (peut être pas tous..) dans les UV il faut donc réémettre en lumière visible). Ceux qui ont entendus parlé des raies d'absorption et d'émission comprendrons facilement le phénomène de changement de fréquence...

-Notons que la fréquence dépend de la vitesse de l'onde, le changement d'indice du milieu dans lequel se trouve l'onde influe donc sur sa fréquence. Cependant il faut changer de milieu ce n'est donc pas à proprement parler un chagement de fréquence.


Voilà j'espère que j'ai pu aider, je conclurais en notant que sans réémettre une OEM (dans un même milieu) je ne connais aucun moyen d'en modifier la fréquence.

J'ajoutes que cela me paraît pourtant possible (peut être un jour) car en électronique les signaux sinusoïdaux sont bien plus facilement manipulable (puisque passant dans des composants). Pour les OEM on sait aussi faire certaines transformations: polarisations, ondes extraordinaires (dédoublement d'une onde dans un cristal), je remarque que tous cela se fait comme même au travers de "composants" et non à distance (par influence ou autre...). Une dernière idée la gravitation agit aussi sur la lumière mais là je n'y connais vraiment plus grand chose...

[invite99377639]

Merci à Kajika et Deedee81 pour avoir corriger quelques imprécisions de ma part, en particulier:
- la matière peut émettre une onde (ex. rayonnement du corps noir, le soleil en est un). Mais cela reste quelque chose de particulier, soit de la matière radioactive, soit de la matière "chauffée à blanc", soit encore d'autre matériaux rares aux propriétés particulières. Aemaeth recherche une explication qui soit générique pour le monde qui nous entoure.
- un objet qui se déplace réfléchit la lumière aussi avec un changement de fréquence (effet Doppler). C'est absolument vrai, sans faire appelle à la relativité, désolé pour cette erreur de ma part.

Pour faire suite, je me suis renseigné sur le sujet, et voici ce qu'il en ressort. Un type d'onde en propagation possède une propriété absolue, la fréquence, une propriété qui dépend du milieu dans lequel il se propage, la vitesse, et une propriété résultant de ces deux valeurs, la longueur d'onde. En changeant de milieu, la vitesse de propagation change, la fréquence ne change pas, et la longueur d'onde se re-calcule selon "vitesse égale fréquence fois longueur d'onde". On dit dans ce cas que l'onde est réfractée. Donc non Kajika, la fréquence ne change pas en changeant de milieu. J'exclus ici la relativité d'Einstein et l'effet Doppler.

Dans l'homme invisible de H. G. Wells, l'auteur "explique" les propriétés de la matière invisible comme une modification de ses propriétés de réflexion, de réfraction, et d'absorption de la lumière. Si un corps ne réfléchit, ni ne réfracte, ni n'absorbe la lumière, alors il est invisible. Mais la matière ne peut pas changer ses propriétés, et H. G. Wells ne s'en préoccupe pas, ce qui n'enlève aucun charme au roman. Aemaeth, pour ton roman, tu peux très bien décider que toute la matière a changé ses propriétés (pour une cause de ton choix, catastrophe nucléaire par exemple) de telle sorte qu'elle ne réfléchit plus qu'une seule longueur d'onde de la lumière, soit par transformation extraordinaire des autres longueurs d'onde en une seule, soit par absorption de toutes les longueurs d'onde sauf une qui, elle, est réfléchie partiellement ou totalement (selon l'intensité de la couleur réfléchie). Pour exemple, un objet est rouge parce qu'il réfléchit le spectre des rouges, absorbe le reste du spectre des couleurs. S'il est rouge "foncé", il réfléchit un partie des rouges et absorbe le reste. Etc. Il se pourrait alors que tous les objets sont rouge (du plus clair au plus foncé, jusqu'au noir).

D'autres idées?

[jiherve]

Bonsoir
changer la fréquence , donc la couleur des photons c'est ce que font tous les jours tous les tube fluo de la planète, le jaja absorbe un photon UV et restitue un ou des photons visibles.
Il existe des matériaux non linéaires utilisés en doubleur de fréquence,.
http://www.rp-photonics.com/frequency_doubling.html
mais pour de la SF moi je m'orienterais vers une vision en quadrichromie comme celle des oiseaux , les mammifères voient généralement en bichromie parmi eux les primates (nous) voyons en trichromie.
Nous ne savons pas ce que voient les oiseaux!
JR

[invite99377639]

J'aimerais juste encore poster le message suivant sur le sujet, parce que j'ai l'impression qu'on me fait dire ce que je n'ai pas dit, et aussi parce que je veux régler cette histoire de "changement" de fréquence qui n'est pas physique (quelque soit les matériaux):

Je ne connaissais pas les cristaux non-linéaires, j'ai donc fait une recherche pour comprendre ce qui m'échappait (j'ai aussi potassé le site suggéré par jiherve). Je maintiens ce que j'ai dit et ce que j'ai toujours appris en physique: la fréquence d'une onde en propagation NE PEUT PAS changer sans un principe actif demandant de l'énergie (ou un transfert d'énergie, appelez çà comme vous voulez). Un cristal aux propriétés non-linéaires est susceptible de modifier la forme de l'onde lumineuse incidente (sinusoïde pure en un signal de même période mais déformé, comme un signal carré par exemple), générant ainsi des harmoniques à des multiples ENTIER de la fréquence fondamentale, en particulier la seconde harmonique. Ce principe d'harmoniques sur un signal "déformé" est très connu et est démontré mathématiquement par le développement d'un signal périodique en séries de fourier (du nom de son inventeur Joseph Fourier en 1822). Pour que ce principe de non linéarité soit activé, l'onde incidente doit être à haute énergie pour agir sur le champ interatomique du cristal et être capable de mouvoir les électrons. De plus, l'onde incidente doit être polarisée et monochromatique, donc être issue d'un laser. Le cristal peut être dopé par des ions luminescent comme le silicium est dopé + ou - pour créer les semi-conducteurs. Enfin, le rendement est hautement sensible au matching de phase qui est, si j'ai bien compris, le rapport entre la longueur d'onde de l'onde lumineuse et la longueur physique du crisal (ce qui me paraît logique puisque ce dernier est utilisé comme cavité raisonnante, comme en hyperfréquence). En d'autre terme, ce "changement" de fréquence, limité à la seconde harmonique de la fréquence du signal entrant rappelons-le, est généré par un système complexe hautement sophistiqué et controlé uniquement en laboratoire avec de puissant laser et des cristaux découpés au nanomètre près. Peut-on encore parlé d'un phénomène naturel de changement de fréquence? Non! La littérature associée à ce genre de systèmes de traitement des signaux lumineux parle systématiquement de conversion de fréquence, et non de changement de fréquence. Ce qui est plus qu'éloquent. Ce phénomène n'est d'aucune manière en contradiction avec le principe de conservation de fréquence.

La fluorescence est un phénomène naturel qui effectue aussi un transfert d'énergie des UV aux rayons visibles, et non un changement des fréquences UV aux fréquences visibles. Certains matériaux dits fluorescents ont la propriété d'être très sensibles aux rayons UV, hautement énergétique. L'énergie des UV peut, dans ces matériaux, exciter les électrons des couches atomiques externes. Lorsque ces électrons reviennent à leur stade de repos, sur leur orbite initiale, ils émettent une lumière visible à énergie plus faible, à une fréquence plus basse que les UV. C'est donc bien l'activité électronique de l'atome, excitée par l'énergie des UV, qui génère ensuite, avec l'énergie des UV emmagasinée, une lumière visible, et non la transformation de la fréquence des UV elle-même. Sur d'autre matériaux, cette énergie des UV peut créer un courant dans la matière: c'est l'effet photoélectrique.

La fréquence est une entité absolue comme le temps. ELLE NE CHANGE PAS, NI PAR FLUORESCENCE, NI PAR NON-LINEARITE DE LA MATIERE, MAIS SE TRANSFORME PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN TRANSFERT D'ENERGIE, comme je l'ai d'ailleurs déjà dit dans mon premier post. On donne vulgairement comme explication que la fréquence change pour s'affranchir d'explications complexes qu'on refuse de comprendre, mais c'est faux. C'est comme si je disais que je transforme la fréquence 50Hz du réseau en une fréquence de lumière visible avec une ampoule. C'est une transformation d'énergie, pas un changement de fréquence.

[jiherve]

Bonsoir
Je n'ai jamais prétendu que c'était le même photon , j'ai juste donné des méthodes utilisée pour "changer" la fréquence de la lumière.
Que dire de l'expansion de l'univers à ce niveau , car le red shift n'est pas un effet doppler!
JR

[invitee35ccb5b]

je me suis renseigné sur le sujet, et voici ce qu'il en ressort. Un type d'onde en propagation possède une propriété absolue, la fréquence, une propriété qui dépend du milieu dans lequel il se propage, [...] Donc non Kajika, la fréquence ne change pas en changeant de milieu.

Excuse moi d'être un peu lourd sur le sujet mais je maintient mon propos, et il me semble que la contradiction que je crois relever ici mon conforte dans mon idée.

La fréquence est une entité absolue comme le temps. ELLE NE CHANGE PAS, NI PAR FLUORESCENCE

Je maintient aussi ma fluorescence car:

La fluorescence est un phénomène naturel qui effectue aussi un transfert d'énergie des UV aux rayons visibles, et non un changement des fréquences UV aux fréquences visibles.

Mais la différence entre changement de l'ongueur d'onde et transfert d'énergie n'est qu'interprétation...

De plus sans vouloir t'attaquer algaïr je relève:

C'est comme si je disais que je transforme la fréquence 50Hz du réseau en une fréquence de lumière visible avec une ampoule. C'est une transformation d'énergie, pas un changement de fréquence.

Attention le réseau électrique est dit à 50Hz mais ce n'est pas une OEM c'est un signal électrique sinusoïdal (il y a donc transformation d'énergie d'électrique à électromagnétique).

Je souhaite terminer comme même par un remerciement à algaïr pour sa recherche sur les cristaux non-linéaires (je pense que les hypothèse sont un peu fortes: pourquoi monochromatiques?).