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impact d'un miroir sur une lumière émise



  1. #1
    docdocte

    Question impact d'un miroir sur une lumière émise


    ------

    bonjour,

    Ce petit raisonnement qui trotte dans ma tête dont j'aimerais savoir s'il est correct ou pas, par des lumières avisées :

    Un train roule dans le vide en ligne droite à vitesse V constante par rapport à un observateur immobile sur la voie. Un miroir longe le train tout le long sur la talus (parallèle à la direction du train).

    Un passager A émet un signal lumineux à l'aide d'une lampe :

    1) perpendiculairement à la direction du train : la lumière émise a sa vitesse propre (c = environ 300 000 km/s) et une vitesse transversale qui est V la vitesse du train puisque la source lumineuse a été dans le train, elle se réfléchit sur le miroir et revient au passager puisque dans l'intervalle il n'a pas bougé du train. Le passager peut suivre à tout moment le trajet de la lumière, lorsqu'elle se dirige vers le miroir puis quand elle en revient, il voit une trajectoire rectiligne.

    2) selon un angle alpha mettons vers l'avant du train : la lumière émise atteint le miroir en O puis revient vers le passager alors situé en B.

    Question : le triangle AOB n'est-il donc pas isocèle avec AO = OB puisque d'une part la mesure de c donne toujours environ 300 000 km/s (pas besoin de se préoccuper de V avec des sin des cos des tangentes etc.) et que la vitesse "transversale" de la lumière émise est V à tout moment ? Les angles sont-ils en valeur absolue OAB = OBA = alpha ?

    Si M est le milieu de AB n'obtient-on donc pas ce faisant deux gentils triangles rectangles de même aire ?

    Ce qui me pose problème serait de savoir si le fait qu'elle se cogne contre un miroir impacte ou non la vitesse transversale (V) de la lumière émise depuis le train. J'ai l'impression que ce n'est pas le cas, qu'en fait l'impact sur le miroir ne change pas la vitesse "transversale" (V) de la lumière émise depuis le train, ce qui expliquerait cela.

    Est-ce le cas ?

    merci d'avance de vos lumières avisées

    Schéma explicatif :







    ^

    I

    I

    I

    B

    I

    I

    I

    M<--------------------------------------------------------->O

    I

    I

    I

    A

    I

    I

    -----
    Vous causez bien mais, il faut analyser les concepts !

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  4. #2
    docdocte

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    ... il me semble que le problème est en gros analogue à la pomme lâchée du haut du mât d'un bateau, du moment que la vitesse V du navire est constante pas de problème en revanche s'il accélère suffisamment et que le mât est assez haut ça risque de faire plouf, une bonne pomme pour les poissons.

    Le miroir n'a-t-il pas d'autre impact sur la lumière émise qu'un changement de direction selon la vitesse transversale V ? ça semble pourvoir donner un outil formidable.

    Ensuite le miroir n'est pas affecté par le "choc" lumineux, ça aurait été le cas avec une balle de fusil il aurait fallu appliquer la conservation de la quantité de mouvement (https://fr.wikipedia.org/wiki/Conser...9_de_mouvement )

    pour calculer les angles là c'est autrement plus simple.

    bonnes journées
    Vous causez bien mais, il faut analyser les concepts !

  5. #3
    docdocte

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    ... pas de réponses bonne réponse donc j'aurai l'audace de dire, croire ou penser, qu'en effet l'impact sur le miroir n'a pas d'effet sur la vitesse transversale de la lumière émise et que donc par conséquent lorsqu'elle revient sur le train elle tombe en B sur ... A qui dans l'intervalle s'est déplacé (avec le train mais non dans le train) en B, quand le passager naguère en A reçoit la lumière issue du miroir il s'écrit "ohé de la lumière c'est moi je suis A, en B maintenant".

    - noter D la distance MO, D' celle OA = OB : 2D représente la distance parcourue par la lumière issue de A pendant le temps 2D/c = Tpropre = Tp. C'est un temps "propre" pas tout seul mais correspondant ou relatif au temps "impropre" noté Ti, qui correspond au cas où le train est à l'arrêt donc à celui où la lumière réfléchie par le miroir revient au même endroit de son émission.

    - le temps "impropre" correspondant est Timpropre = Ti = 2D'/c est celui que met la lumière pour parcourir A-O-B lorsque le train est en mouvement.

    - AB = VTi ou MB = VTi/2 puisque pendant Ti le train de vitesse V s'est déplacé de AB.

    - appliquer Pythagore au triangle rectangle OMB ==> D'² = D² + (VTi/2)² il suffit alors de remplacer Ti par 2D'/c ... croc-croc == > cela donne au final la relation, qui est la clé de l'intelligence de la Relativité, entre Tp et Ti :

    Tpropre = Timpropre. sqrt(1-v²/c²)

    Cette relation fondamentale est la clé de l'intelligence de la Relativité, issue d'un raisonnement très simple ... il semble qu'il n'y a nulle part là-dedans, des horloges qui ralentissent !

    bonnes journées
    Vous causez bien mais, il faut analyser les concepts !

  6. #4
    phys4

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    Bonjour,

    Le miroir est invariant dans le déplacement, donc sa vitesse relative n'a aucun effet.

    Le raisonnement est donc identique au cas du train immobile.

    Le triangle AOB est réellement isocèle à cause de l'égalité angle d'incidence, angle de réflexion.

    Au revoir.
    Comprendre c'est être capable de faire.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #5
    Mct92mct

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    Hum, il me semble quand même qu'il y a quelque chose qui a été sous estimé dans toutes les réponses ci dessus...
    Ce quelque chose peut être résumé par:
    De quelle distance le photon c'est enfoncé dans le miroir avant de rebondir...?
    Dernière modification par Mct92mct ; 10/09/2015 à 13h58.

  9. #6
    docdocte

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    Citation Envoyé par phys4 Voir le message
    Bonjour,

    Le miroir est invariant dans le déplacement, donc sa vitesse relative n'a aucun effet.

    Le raisonnement est donc identique au cas du train immobile.

    Et alors ca ne revient pas au meme dire v n est pas affectee ou dire les angles sont identiques ?



    Au revoir.[/QUOTE]
    Vous causez bien mais, il faut analyser les concepts !

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  11. #7
    docdocte

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    Lors de l impact sur le miroir il n y a pas de recul du miroir tel le recul du pistolet lors d un coup de feu de pistolet.

    Les photons n ont pas de masse mais une énergie hc/lambda moi qui ne suis pas spécialiste de ces question j en déduis que l énergie des photons n a pas d impact sur le miroir

    Bonnes journées
    Vous causez bien mais, il faut analyser les concepts !

  12. #8
    docdocte

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    ... Et que donc le miroir n'a pas d impact sur la lumière émise autre q un changement de direction, la vitesse transversale n est pas affectée
    Vous causez bien mais, il faut analyser les concepts !

  13. #9
    mach3
    Modérateur

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    Le recul est faible mais non nul. Un photon possède une quantité de mouvement. Lors de la réflexion par un miroir, la composante de la quantité de mouvement qui est perpendiculaire au miroir s'inverse, donc cette composante est cédée 2 fois au miroir. Pour donner un ordre d'idée 1000W de lumière envoyée perpendiculairement au miroir lui applique une force de recul de l'ordre du micronewton si je me suis pas gouré. Par exemple la lumière du soleil (1000W/m² dans le vide de l'espace proche de la terre) exerce une pression de l'ordre du micropascal, c'est pas grand chose, mais ce n'est pas rien.

    je n'ai pas encore pris le temps d'analyser le point principal du fil

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  14. #10
    mach3
    Modérateur

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    Tpropre = Timpropre. sqrt(1-v²/c²)

    Cette relation fondamentale est la clé de l'intelligence de la Relativité, issue d'un raisonnement très simple ..
    sauf que ce n'est pas du tout le point de départ de la relativité, ça n'a vraiment rien de fondamental, ce n'est qu'une de ses conclusions... la clé de l'intelligence de la relativité, ce qui est fondamental, c'est OU la métrique de Minkowski OU la transformation de Lorentz. Elles se contiennent l'une l'autre (on peut démontrer l'une à partir de l'autre et vice-et-versa, c'est très instructif à faire soi-même) et d'elles découlent tout le reste.

    sinon je n'ai pas compris le point principal de la discussion, j'y retourne.

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  15. #11
    phys4

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    Citation Envoyé par docdocte Voir le message
    Tpropre = Timpropre. sqrt(1-v²/c²)
    Cette relation fondamentale est la clé de l'intelligence de la Relativité, issue d'un raisonnement très simple ... il semble qu'il n'y a nulle part là-dedans, des horloges qui ralentissent !
    Comme le souligne mach3, l'expérience indiquée n'a rien à voir avec la relativité.
    Par contre, vous imaginez une autre expérience dans laquelle, l'observateur dans le train se déplace de A en B pendant que le rayon lumineux fait l'aller retour entre le train et le miroir.
    Pour l'observateur du train le rayon effectue le parcours 2D, pour un observateur sur le quai, le rayon parcours les deux cotés égaux du triangle. Vous comparez les temps du parcours de ce même rayon vus par les deux observateurs : qu'en déduisez vous ?
    Le temps de parcours mesuré dans le train est plus court que le temps mesuré sur le quai, quelle est la conséquence pour les horloges ?
    Comprendre c'est être capable de faire.

  16. #12
    mach3
    Modérateur

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    Comme le souligne mach3, l'expérience indiquée n'a rien à voir avec la relativité.
    ce n'est pas ce que j'ai dit... mais il n'est pas exclu que je le dise quand j'aurais compris de quoi il retourne, l'énoncé du problème est très flou.

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

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  18. #13
    mach3
    Modérateur

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    Je décortique :

    1) perpendiculairement à la direction du train : la lumière émise a sa vitesse propre (c = environ 300 000 km/s) et une vitesse transversale qui est V la vitesse du train puisque la source lumineuse a été dans le train, elle se réfléchit sur le miroir et revient au passager puisque dans l'intervalle il n'a pas bougé du train. Le passager peut suivre à tout moment le trajet de la lumière, lorsqu'elle se dirige vers le miroir puis quand elle en revient, il voit une trajectoire rectiligne.
    dans quel référentiel on travaille ici? dans le référentiel du train ou dans celui de l'observateur sur la voie? l'angle entre le rayon lumineux et le train dépend du référentiel que ce soit en relativité restreinte ou non. A priori, vu que la lumière revient sur le passager qui l'a émit sans que le voyageur ait bougé par rapport au train, alors elle part à angle droit par rapport au train (et donc un angle plus faible pour l'observateur sur la voie).
    On se moque donc complétement de la vitesse du train ici (du moment qu'elle est constante). La lumière va à c vers le miroir puis retourne à c vers l'observateur, point.
    Supposons le miroir à 1,5m, cela donne un temps d'aller retour de 10ns

    2) selon un angle alpha mettons vers l'avant du train : la lumière émise atteint le miroir en O puis revient vers le passager alors situé en B.

    Question : le triangle AOB n'est-il donc pas isocèle avec AO = OB puisque d'une part la mesure de c donne toujours environ 300 000 km/s (pas besoin de se préoccuper de V avec des sin des cos des tangentes etc.) et que la vitesse "transversale" de la lumière émise est V à tout moment ? Les angles sont-ils en valeur absolue OAB = OBA = alpha ?
    Travaillons toujours dans le référentiel du train. Le rayon lumineux, si il part avec un angle alpha par rapport au train, devra parcourir une distance de 1,5m/sin(alpha) pour atteindre le miroir, il repart avec le même angle (les lois de la réflexion ne sont pas impactées) soit une distance de 3m/sin(alpha) pour l'aller retour. Le temps d'aller retour est donc de 10ns/sin(alpha) (20ns si l'angle vaut 60° par exemple).
    La vitesse V n'a toujours aucun intérêt ici, on travaille dans le référentiel du train.

    Je me range à l'avis de phys4 dans le message #4. Que le miroir soit en mouvement ou pas parallèlement au train, cela ne change rien. On peut d'ailleurs décrire la situation vu du référentiel de la voie pour le démontrer.

    Le miroir n'a-t-il pas d'autre impact sur la lumière émise qu'un changement de direction selon la vitesse transversale V ? ça semble pourvoir donner un outil formidable.

    Ensuite le miroir n'est pas affecté par le "choc" lumineux, ça aurait été le cas avec une balle de fusil il aurait fallu appliquer la conservation de la quantité de mouvement (https://fr.wikipedia.org/wiki/Conser...9_de_mouvement )

    pour calculer les angles là c'est autrement plus simple.
    l'impact sera un mouvement éventuel du miroir perpendiculairement au train, très faible cependant, de plus si le miroir est correctement arrimé au sol, il ne bougera pas d'un poil de toute manière, c'est l'ensemble terre-voie-train-miroir qui va absorber la quantité de mouvement des photons réfléchis, et vu la masse présumé de cet ensemble, son mouvement est totalement négligeable.

    Il n'y a pas de raison de considérer qu'il y ait une influence du mouvement du miroir par rapport au train dans cette expérience de pensée, à moins de vouloir des complications inutiles. Comme Mct92mct le mentionne la réflexion n'est pas instantanée dans le cas d'un miroir réel. Je ne sais pas trop comment cela impacte, mais c'est forcément négligeable vu la faible épaisseur supposée du miroir comparée au trajet de la lumière entre le train et le miroir. C'est un tout autre problème d'interaction rayonnement-matière qui n'a rien à faire ici.

    - noter D la distance MO, D' celle OA = OB : 2D représente la distance parcourue par la lumière issue de A pendant le temps 2D/c = Tpropre = Tp. C'est un temps "propre" pas tout seul mais correspondant ou relatif au temps "impropre" noté Ti, qui correspond au cas où le train est à l'arrêt donc à celui où la lumière réfléchie par le miroir revient au même endroit de son émission.

    - le temps "impropre" correspondant est Timpropre = Ti = 2D'/c est celui que met la lumière pour parcourir A-O-B lorsque le train est en mouvement.

    - AB = VTi ou MB = VTi/2 puisque pendant Ti le train de vitesse V s'est déplacé de AB.

    - appliquer Pythagore au triangle rectangle OMB ==> D'² = D² + (VTi/2)² il suffit alors de remplacer Ti par 2D'/c ... croc-croc == > cela donne au final la relation, qui est la clé de l'intelligence de la Relativité, entre Tp et Ti :
    encore une fois on ne comprend pas bien le référentiel que vous considérez. Sans plus de précision, impossible de valider quoi que ce soit de ce paragraphe.

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  19. #14
    docdocte

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    Comme le souligne mach3, l'expérience indiquée n'a rien à voir avec la relativité.
    ... sauf que c'est ce qu'on enseigne(ait) dans les universités françaises, dans mon cas ça commence à dater mais bon probablement qu'en 2015 c'est toujours le cas.
    Vous causez bien mais, il faut analyser les concepts !

  20. #15
    docdocte

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    Le temps de parcours mesuré dans le train est plus court que le temps mesuré sur le quai, quelle est la conséquence pour les horloges ?
    Aucune mon Général : les horloges restent ce qu'elles sont et si elles sont identiques en tout point à l'instant t elles le restent à tout autre instant ultérieur.

    Vous confondez les horloges proprement dites avec les mesures que vous leur assignez comme tâche d'accomplir ou je me trompe.
    Vous causez bien mais, il faut analyser les concepts !

  21. #16
    docdocte

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    l'angle entre le rayon lumineux et le train dépend du référentiel que ce soit en relativité restreinte ou non.
    Il dépend pas mal de la vitesse V du train, ai commis une erreur avec l'émission perpendiculaire à la direction du train en mouvement en fait le "temps propre" correspond au cas où le train est à l'arrêt, c'est celui qu'il faut à la lumière pour parcourir 2D et revenir à sa source d'émission (par rapport à un observateur immobile sur la voie bien entendu ce n'est pas précisé à chaque fois mais c'est ce qu'il faut entendre une vitesse en soi ça ne veut rien dire c'est toujours par rapport à, ceci ou cela).
    Vous causez bien mais, il faut analyser les concepts !

  22. #17
    docdocte

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    Comme Mct92mct le mentionne la réflexion n'est pas instantanée dans le cas d'un miroir réel. Je ne sais pas trop comment cela impacte, mais c'est forcément négligeable vu la faible épaisseur supposée du miroir comparée au trajet de la lumière entre le train et le miroir. C'est un tout autre problème d'interaction rayonnement-matière qui n'a rien à faire ici.
    Bien sûr que si que ça a à faire ici !

    Imaginez que la vitesse (V) transversale de la lumière émise soit affectée si peu que ce soit par l'impact sur le miroir ce serait terrible : la lumière risquerait de ne pas rencontrer le voyageur rendu en B, passé de A à B dans l'intervalle !

    bonnes journées
    Vous causez bien mais, il faut analyser les concepts !

  23. #18
    mach3
    Modérateur

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    ... sauf que c'est ce qu'on enseigne(ait) dans les universités françaises, dans mon cas ça commence à dater mais bon probablement qu'en 2015 c'est toujours le cas.
    mouais, c'est juste pour introduire dans un but pédagogique, pour essayer de justifier la nécessité de temps relatifs en s'appuyant sur l'invariance postulée de la vitesse la lumière. C'est ce qu'on trouve encore dans la vulgarisation.
    Ce n'est qu'une porte d'entrée dans la théorie qui est bien plus riche que cette simple formule, qui est d'ailleurs souvent très mal utilisée vu que la richesse derrière n'est pas connue.

    Aucune mon Général : les horloges restent ce qu'elles sont et si elles sont identiques en tout point à l'instant t elles le restent à tout autre instant ultérieur.

    Vous confondez les horloges proprement dites avec les mesures que vous leur assignez comme tâche d'accomplir ou je me trompe.
    Vous vous trompez et j'espère que vous finirez par vous en rendre compte (cela prendra surement du temps).

    Bien sûr que si que ça a à faire ici !

    Imaginez que la vitesse (V) transversale de la lumière émise soit affectée si peu que ce soit par l'impact sur le miroir ce serait terrible : la lumière risquerait de ne pas rencontrer le voyageur rendu en B, passé de A à B dans l'intervalle !
    J'y ai réfléchi un peu plus et non, ça n'a absolument aucune influence. Un rayon qui percute un miroir (immobile dans le référentiel considéré) sous un angle alpha en repart sous un angle -alpha (je mets un signe moins pour qu'il soit bien clair qu'il repart dans la direction opposée mais avec le même angle), c'est la loi de la réflexion, intouchable. Si je considère la situation dans un autre référentiel, en déplacement parallèle au miroir, l'angle alpha est transformé en un angle alpha' et l'angle -alpha en -alpha' (par simple symétrie, mais je peux vous le démontrer tant en classique qu'en relativiste) : la loi de la réflexion est conservée. Donc miroir en mouvement ou pas, ça ne change en fait strictement rien du tout.

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

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  25. #19
    docdocte

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    Donc miroir en mouvement ou pas, ça ne change en fait strictement rien du tout.
    ... pourtant si v est proche de c encore plus fort imaginez un court instant que V = c (ce qu'à Dieu ne plaise puisqu'en théorie ce n'est pas possible) ... ça donnerait quel alpha ?

    Sauf erreur il me semble qu'alpha dépend en grande partie de V, que si V est petite par rapport à c alpha est petit en revanche si V est proche de c il se rapproche de pi/2 radians = 90 degrés (à moins que ce ne soit le contraire, perso ai pas mal de mal à visualiser le truc ... si c'est une grosse bourde désolé).
    Vous causez bien mais, il faut analyser les concepts !

  26. #20
    mach3
    Modérateur

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    ... pourtant si v est proche de c encore plus fort imaginez un court instant que V = c (ce qu'à Dieu ne plaise puisqu'en théorie ce n'est pas possible) ... ça donnerait quel alpha ?

    Sauf erreur il me semble qu'alpha dépend en grande partie de V, que si V est petite par rapport à c alpha est petit en revanche si V est proche de c il se rapproche de pi/2 radians = 90 degrés (à moins que ce ne soit le contraire, perso ai pas mal de mal à visualiser le truc ... si c'est une grosse bourde désolé).
    je vous donnerais les formules classiques et relativiste quand j'aurais le temps. Evidemment que la vitesse change les angles, mais d'une façon qui respecte des symétrie : la loi de la réflexion est conservée, c'est à dire que ce soit un train immobile par rapport à un miroir, ou un train en mouvement par rapport au miroir, il n'y a pas de différence, l'angle d'incidence est toujours égal à l'angle réfléchi.

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  27. #21
    docdocte

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    Evidemment que la vitesse change les angles
    Le train en cause ici n'est pas normal au sens où par hypothèse il se meut dans le vide.

    La difficulté à se représenter provient de là, en gros c'est analogue aux astronautes d'une station spatiale partis "prendre l'air" si on peut dire, resserrer quelques boulons par des fauteuils volants : ils "tombent" dans le vide si on peut dire i.e qu'ils ne tombent pas du tout justement du moment que rien ne vient les contrarier une fois dehors.

    Des rétro-fusées peu puissantes les mènent sur leur lieu de travail. Si une poussière interstellaire passe par-là elle risque de les mener dans les catacombes interstellaires, voir si l'herbe n'est pas plus verte.

    Si K est un observateur immobile sur la voie, alpha apparaît vu de K en revanche le passager émetteur de lumière voit dans tous les cas la lumière aller et revenir en ligne droite puisque sa vitesse transversale (de la lumière émise) est toujours V.

    D'un train normal un verre d'eau lancé par la fenêtre fait déguerpir l'eau vers l'arrière, ce n'est pas un bon cas d'école par ici.

    - la lampe projette perpendiculairement à la direction du train : autre erreur que j'ai commise au départ, ce n'est pas le passager qui choisi alpha

    - l'angle alpha ne dépend que de la vitesse V du train puisque par hypothèse il (le train) se meut dans le vide

    - si le train est à l'arrêt alpha vaut 90 degrés, si V est proche de c tend-il vers ... 0 ? Et D' tend vers quoi ?

    ==> ça peut-il aider à mieux faire comprendre ce qu'il est d'usage d'appeler "dialtation du temps" et "contraction de l'espace" ?
    Vous causez bien mais, il faut analyser les concepts !

  28. #22
    phys4

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    Citation Envoyé par docdocte Voir le message
    - la lampe projette perpendiculairement à la direction du train : autre erreur que j'ai commise au départ, ce n'est pas le passager qui choisi alpha

    - l'angle alpha ne dépend que de la vitesse V du train puisque par hypothèse il (le train) se meut dans le vide

    - si le train est à l'arrêt alpha vaut 90 degrés, si V est proche de c tend-il vers ... 0 ? Et D' tend vers quoi ?
    Pour le train, l'angle d'émission 90° reste toujours 90°, il a été choisi par l'orientation du faisceau.

    Pour l'observateur sur la quai, l'angle varie avec la vitesse, comme pour le verre d'eau qu'il prendrait dans la figure.
    l'angle alpha de réception est tel que


    il peut donc tendre vers zéro, si v tend vers c.
    Je ne pense pas que cela aidera à comprendre, car il faut de bonnes bases pour pouvoir retrouver et comprendre cette formule.
    Comprendre c'est être capable de faire.

  29. #23
    docdocte

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    ... Une "morale" de cette histoire semble devoir être que nous ne communiquons pas instantanément, nous utilisons des signaux les plus rapides connus à ce jour pour communiquer.

    La lumière est le plus rapide connu, au moins depuis 1905 ca n a pas changé.

    C est un moyen, un outil, un instrument de mesure : la relativité d Einstein n a pas eu pour objet d expliquer l invariance absolue de la vitesse de la lumière dans le vide, elle utilise ce fait donc ici plus de cos, de sin, de tg, mais est ce donc c-v mais n est ce donc pas v-c, ici c est c point barre ca a l art de simplifier considérablement les calculs.

    Bonnes journées
    Vous causez bien mais, il faut analyser les concepts !

  30. #24
    phys4

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    En effet, mais la réalité dépasse cela : nous ne communiquons pas instantanément,
    simplement car instantané n'est pas défini, il n'existe pas en physique.
    Comprendre c'est être capable de faire.

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  32. #25
    Mct92mct

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    Citation Envoyé par mach3 Voir le message
    Il n'y a pas de raison de considérer qu'il y ait une influence du mouvement du miroir par rapport au train dans cette expérience de pensée, à moins de vouloir des complications inutiles. Comme Mct92mct le mentionne la réflexion n'est pas instantanée dans le cas d'un miroir réel. Je ne sais pas trop comment cela impacte, mais c'est forcément négligeable vu la faible épaisseur supposée du miroir comparée au trajet de la lumière entre le train et le miroir. C'est un tout autre problème d'interaction rayonnement-matière qui n'a rien à faire ici.
    m@ch3
    Bonjour,
    Le problème des proportions du parcours de la lumière est un faux problème. On peut parfaitement imaginer un train roulant à 0,99 c séparé d'un demi micron d'un miroir immobile de 5mm d'épaisseur... et là
    ça change tout!
    Il faut chercher dans le Feynman pour comprendre d'où vient l'indice de réfraction.
    Le champ électrique de l'onde incidente "agite" les électrons du solide (même si c'est un diélectrique). Ces électrons oscillants émettent une onde électromagnétique de même fréquence et polarisation et synchrone avec l'onde incidente. Ils l'émettent dans toutes les directions. Mais, pour un solide étendu, seules les émissions vers l'avant et vers l'arrière donnent une interférence constructive. Nous voyons une onde qui part vers l'arrière (somme de toutes les ondes émisses par tous les électrons du solide) que nous appelons "onde réfléchie". Alors qu'elle n'est pas vraiment réfléchie mais "toute neuve".
    Les ondes émises vers l'avant, s'additionnent avec l'onde incidente et donnent une onde que nous appelons "onde transmise" qui a un décalage de phase que nous interprétons comme une diminution de la vitesse dans le milieu.
    Donc, au lieu de nous emmquiquiner à faire tout le traitement lourd que ce modèle physique impose pour chaque cas, on utilise le modèle mathématique d'onde réfléchie, onde transmise et indice de réfraction. Dans ce modèle on peut même inclure les pertes comme une partie imaginaire dans l'indice de réfraction.
    Ce texte, tiré d'une autre discussion de Futura Science sur "l'influence de la matière sur le rayonnement électromagnétique", montre que dans le cas évoqué ci-dessus, l'hypothèse d'un traitement léger est absurde.

  33. #26
    mach3
    Modérateur

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    Le problème des proportions du parcours de la lumière est un faux problème. On peut parfaitement imaginer un train roulant à 0,99 c séparé d'un demi micron d'un miroir immobile de 5mm d'épaisseur... et là
    peut-être mais je pense que ce n'est pas le sujet.

    Ce texte, tiré d'une autre discussion de Futura Science sur "l'influence de la matière sur le rayonnement électromagnétique", montre que dans le cas évoqué ci-dessus, l'hypothèse d'un traitement léger est absurde.
    concernant les angles, il n'y a aucune influence comme je le précise au-dessus. Le rayon arrivant avec un angle alpha dans le référentiel du train est vu comme arrivant avec un angle alpha' dans le référentiel du miroir, qui le revoie avec un angle alpha', vu comme étant renvoyé avec l'angle alpha dans le référentiel du train (loi de la réflexion invariante par changement de référentiel). Pour ce qui est du point où le rayon incident atteint le miroir et du point d'où part le rayon réfléchi, je veux bien par contre qu'il y ait une différence entre les deux selon le référentiel (l'onde évanescente dans le miroir allant plus lentement que c car son indice n'est pas de 1).
    Mais bon, je pense vraiment que ce n'est pas du tout le sujet ici.

    Citation Envoyé par docdocte
    Le train en cause ici n'est pas normal au sens où par hypothèse il se meut dans le vide.

    La difficulté à se représenter provient de là, en gros c'est analogue aux astronautes d'une station spatiale partis "prendre l'air" si on peut dire, resserrer quelques boulons par des fauteuils volants : ils "tombent" dans le vide si on peut dire i.e qu'ils ne tombent pas du tout justement du moment que rien ne vient les contrarier une fois dehors.

    Des rétro-fusées peu puissantes les mènent sur leur lieu de travail. Si une poussière interstellaire passe par-là elle risque de les mener dans les catacombes interstellaires, voir si l'herbe n'est pas plus verte.

    Si K est un observateur immobile sur la voie, alpha apparaît vu de K en revanche le passager émetteur de lumière voit dans tous les cas la lumière aller et revenir en ligne droite puisque sa vitesse transversale (de la lumière émise) est toujours V.

    D'un train normal un verre d'eau lancé par la fenêtre fait déguerpir l'eau vers l'arrière, ce n'est pas un bon cas d'école par ici.
    dans l'expérience de pensée pédagogique qui "montre" qu'il faut une dilatation du temps pour que la lumière conserve sa vitesse dans tous les référentiels, il est naturellement fait l'hypothèse de propagation dans le vide pour ne pas noyer l'essentiel sous un paquet de complications inutiles.
    Le cas "réaliste" d'un train circulant dans l'air est en effet loin d'être trivial. Dans l'air la lumière se déplace à une vitesse très légèrement inférieure à c et il y aura un effet d'entrainement de la lumière par le milieu, un peu comme pour le cas de du verre d'eau jeté par la fenêtre du train. Cette effet ne sera pas négligeable si le train se déplace à une vitesse proche de celle de la lumière dans l'air. Les couches d'air proches du train seront entrainées par le train (frottements), donc grosse complication, car la vitesse de l'air par rapport au train dépendra de la distance au train. Une complication de plus si on tient à être réaliste, c'est que ces frottements vont fortement élever la température de l'air au voisinage du train, ce qui aura un impact sur sa densité et donc sur son indice de réfraction. En bref une situation très compliquée à décrire (la vitesse de l'air par rapport au train et son indice de réfraction varie avec la distance au train) alors que ce n'est pas du tout le but de cette expérience de pensée simpliste qui ne sert pas à démontrer la dilatation du temps (c'est un fait expérimental, donc rien à démontrer) mais plutôt à montrer, pédagogiquement, sa nécessité au regard de l'hypothèse de l'invariance de c.

    ==> ça peut-il aider à mieux faire comprendre ce qu'il est d'usage d'appeler "dialtation du temps" et "contraction de l'espace" ?
    Pas du tout, la seule façon de mieux comprendre est d'aller un peu dans le cambouis, étudier la métrique de Minkowski et la transformation de Lorentz, ainsi que l'analogie qu'on peut faire avec la métrique euclidienne et la rotation (des notions de maths niveau terminal sont amplement suffisantes pour ce faire). On fait ainsi le parallèle entre dilatation du temps/contraction de l'espace avec la projection sur un axe en euclidien, et le parallèle entre durée propre/impropre avec la longueur d'une courbe et celle d'une droite joignant les deux mêmes points du plan.

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  34. #27
    docdocte

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    ... donc si d'aventure on avait v=c ça donnerait D' infinie et alpha nul : les passagers ne pourraient plus communiquer avec l'extérieur du train, s'ils envoyaient le signal physique le plus rapide qu'ils connaissent (de la lumière) il resterait dans le train si on peut dire, n'atteindrait jamais quelque observateur K sur la voie que ce soit, inversément si K sur la voie leur assignait là encore le plus rapide signal physique qu'il connaisse (de la lumière) celui-ci n'atteindrait jamais le train (mêmes vitesses).

    ==> cela signifie-t-il que la vitesse de la lumière dans le vide est ABSOLUMENT indépassable ... n'y a-t-il pas plutôt par ici une sorte d'espèce de tautologie infernale dans laquelle se cognent les chercheurs depuis plus d'un siècle maintenant en ces termes pouvant se dire :

    " A est B, or B est A, donc A est B " ( A pour "la lumière", B pour "le phénomène physique le plus rapide connu à ce jour" ) : la conclusion vaut ce que vaut la prémisse !

    ... d'autant qu'en poursuivant les calculs une fois établie l'égalité fondamentale écrite plus haut ça donne, immédiatement, Vp=Vi/sqrt(1-v²/c²), mais encore plus loin la nouvelle définition de l'impulsion p=Mv=mv/sqrt(1-v²/c²) et plus loin encore mais tout aussi proche du petit Pythagore de rien du tout écrit plus haut : E=mc²+1/2mv² :

    ==> une autre "morale" de cette histoire est donc qu'en fin de compte le c² dans E=mc² semblant sortir de nulle part en réalité provient ... du petit Pythagore de rien du tout écrit plus haut !
    Vous causez bien mais, il faut analyser les concepts !

  35. #28
    phys4

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    Citation Envoyé par docdocte Voir le message
    " A est B, or B est A, donc A est B " ( A pour "la lumière", B pour "le phénomène physique le plus rapide connu à ce jour" ) : la conclusion vaut ce que vaut la prémisse !
    Une hypothèse possible donne une masse (très faible) aux photons.

    Si cela se révélait exact, la lumière pourrait être dépasser et alors c devient une constante universelle, limite de vitesse de l'énergie et de l'information et rien n'est changé dans les équations de la relativité.

    Il suffit d'écrire que la lumière a une vitesse proche de c et dépendante de la fréquence.
    Comprendre c'est être capable de faire.

  36. #29
    invite06459106

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    Citation Envoyé par phys4 Voir le message
    ...alors c devient une constante universelle.
    Ce n'est pas déjà le cas?
    Cordialement,

  37. #30
    invite06459106

    Re : impact d'un miroir sur une lumière émise

    Citation Envoyé par docdocte Voir le message
    ... donc si d'aventure on avait v=c ça donnerait D' infinie et alpha nul : les passagers ne pourraient plus communiquer avec l'extérieur du train, s'ils envoyaient le signal physique le plus rapide qu'ils connaissent (de la lumière) il resterait dans le train si on peut dire...
    Pourquoi?
    Cordialement,

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