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où va l'énergie?



  1. #1
    tony57

    où va l'énergie?

    Ceci est une expérience de pensée. Prenons un laser, séparon le faisceau grâce à un cube séparateur. On resuperpose les deux faisceaux avec des miroirs en mettant une différence de marche entre les deux faisceaux de la moitié de la longueur d'onde. Il y a interférences destructives et le faisceau disparaît complètement. Où est passé l'énergie lumineuse?

    -----


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  3. #2
    obi76

    Re : où va l'énergie?

    dans les interferences constructives si je ne m'abuse ^^

  4. #3
    tony57

    Re : où va l'énergie?

    mais ici il n'y a pas d'interférences constructives puisque dans le faisceau recombiné la différence de marche est constante égale à la moitié de la longueur d'onde.

  5. #4
    Coincoin

    Re : où va l'énergie?

    Salut,
    Tu ne peux pas recombiner tes faisceaux avec le même déphasage dans tout l'espace (à moins bien sûr de ne jamais les avoir séparés). Il y aura donc forcément des interférences constructives quelque part.
    Encore une victoire de Canard !

  6. #5
    PopolAuQuébec

    Re : où va l'énergie?

    Citation Envoyé par tony57 Voir le message
    Ceci est une expérience de pensée. Prenons un laser, séparon le faisceau grâce à un cube séparateur. On resuperpose les deux faisceaux avec des miroirs en mettant une différence de marche entre les deux faisceaux de la moitié de la longueur d'onde. Il y a interférences destructives et le faisceau disparaît complètement. Où est passé l'énergie lumineuse?
    En prenant pour acquis la conservation de l'énergie, la seule possibilité que je vois pour l'instant est qu'il y ait réflexion des ondes à l'endroit ou les deux faisceaux se rencontrent à nouveau. Bien que je ne vois pas tout à fait comment la réflexion s'opère...

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Etile

    Re : où va l'énergie?

    Et que dire de deux ondes mécaniques dans une corde qui sont en opposition de phase à un instant précis ?

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  10. #7
    Coincoin

    Re : où va l'énergie?

    Et bien, il y a interférence destructive à cet endroit, et constructive à d'autres endroits. Et si c'est partout destructif, alors ça le restera et tu n'as en fait pas d'ondes du tout.
    Encore une victoire de Canard !

  11. #8
    PopolAuQuébec

    Re : où va l'énergie?

    Citation Envoyé par PopolAuQuébec Voir le message
    En prenant pour acquis la conservation de l'énergie, la seule possibilité que je vois pour l'instant est qu'il y ait réflexion des ondes à l'endroit ou les deux faisceaux se rencontrent à nouveau. Bien que je ne vois pas tout à fait comment la réflexion s'opère...
    J'ai l'impression qu'il faut étudier la situation en utilisant le principe de Huygens-Fresnel, mais ça risque de ne pas être de la tarte

  12. #9
    Slereah

    Re : où va l'énergie?

    mais ici il n'y a pas d'interférences constructives puisque dans le faisceau recombiné la différence de marche est constante égale à la moitié de la longueur d'onde.
    L'onde EM a deux composantes. Si les deux champs électriques sont en opposition de phase, les champs magnétiques eux seront en phase.
    /Ze.kRi fO.ne.tik.mA~ a.a.a:/

  13. #10
    obi76

    Re : où va l'énergie?

    là je me permet de ne pas être d'accord ^^

  14. #11
    Pio2001

    Re : où va l'énergie?

    Citation Envoyé par PopolAuQuébec Voir le message
    la seule possibilité que je vois pour l'instant est qu'il y ait réflexion des ondes à l'endroit ou les deux faisceaux se rencontrent à nouveau. Bien que je ne vois pas tout à fait comment la réflexion s'opère...
    Très juste Popol !
    C'est le principe des verres anti-reflets. Ils opèrent des interférences destructives dans la direction refletée en superposant à l'aide d'une couche mince, deux réflexions en opposition de phase.
    Et, effet secondaire assez bluffant, ils sont plus transparents que les verres non traités ! L'énergie lumineuse non réfléchie est en effet transmise.
    Apparament, il y a là un effet quantique non local, puisque la destruction opère après la réflexion des photons sur la première couche. Ceux-ci doivent donc être en état de superposition quantique entre les deux faces de la couche anti-reflet (état transmis + état réfléchi).

    Donc par analogie, on peut dire que lorsqu'une interface produit des interférences destructives, les faisceaux lumineux passent par le chemin opposé.

  15. #12
    yahou

    Re : où va l'énergie?

    Citation Envoyé par Slereah Voir le message
    L'onde EM a deux composantes. Si les deux champs électriques sont en opposition de phase, les champs magnétiques eux seront en phase.
    Non. Pour que les deux ondes soient en opposition de phase partout, il faut qu'elles aient même vecteur d'onde. Et si les vecteurs d'ondes et les champs électriques sont identiques, alors les champs magnétiques le sont aussi.

    Pour le problème original, il faut voir que l'on ne peut resuperposer les deux faisceaux exactement avec des miroirs seulement : pour que deux faisceaux sortent superposés d'un miroir, il faut qu'ils y entrent superposés.

    La solution consiste à utiliser un dispositif à division d'amplitude, comme le cube séparateur (une lame semi-réfléchissante). Avec un tel système on peut obtenir deux ondes en opposition de phase dans la direction attendue, mais dans ce cas on a intérférences constructives dans la direction opposée.
    Those who believe in telekinetics, raise my hand (Kurt Vonnegut)

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  17. #13
    mbochud

    Re : où va l'énergie?

    Bonjour,

    J’ai déjà fait cette expérience. C’est au fond un Mach-Zehnder parfaitement ajusté.
    Pour faire superposer les faisceaux à la sortie on a besoin (obligatoirement) d’un autre cube séparateur. On a donc 2 faisceaux à la sortie (complémentarité) . Un faisceau ou l’interférence est destructive partout, et l’autre faisceau où l’interférence est constructive partout. L’intensité totale des 2 faisceaux est bien celle de sortie du laser (en supposant qu’il nY a pas de pertes dans les 4 composantes du Mach-Zehnder (2 miroirs et 2 cubes)
    Si l’on change un bras de lambda sur 2 cela inverse les sorties (pour respecter la complémentarité)

  18. #14
    mbochud

    Re : où va l'énergie?

    Bonjour,

    L’expérience demande des composantes de précision, un ajustement très fin et une grande stabilité (montage antivibratoire). (Bras de 50cm)

    voir croquis du Mach-Zehnder




    La discussion « où va l'énergie » me donne l’idée de lancer une nouvelle discussion « où va l'énergie prise 2 ? » ( variante de celle-ci).
    Images attachées Images attachées

  19. #15
    Guinou

    Re : où va l'énergie?

    Bonjour,
    est-il vraiment possible de réaliser l’expérience avec le mach zehnder , pour observer les interférences destructives ? Faut il un laser ? Vraiment aucun rayon ne passe sur la voie B (si les chemins optiques sont exactement les mêmes bien entendus) ?
    D'avance merci !

  20. #16
    Guinou

    Re : où va l'énergie?

    personne n'a fait du Mach Zehnder alors ?

  21. #17
    mbochud

    Re : où va l'énergie?

    Citation Envoyé par Guinou Voir le message
    personne n'a fait du Mach Zehnder alors ?
    Bonjour,

    Oui, j’ai fait quelques fois cette expérience aussi simplement que dessinée plus haut. Mais il faut des composants de qualité, pas de variation de température d’air (placer une petite tente transparente autour), de la méthode et un peu de patience.
    On peut avoir effectivement le 100% sur A et 0% sur B ( ou l’inverse dépendent du déphasage).
    L’intensité des 2 faisceaux doit être égalisé pour avoir un bon 0% ou 100%.
    Un laser est nécessaire pour avoir une cohérence suffisante. J’ai pris des laser à gaz et non pas des diodes laser.

  22. #18
    Guinou

    Re : où va l'énergie?

    ah ok merci pour la réponse. J'étais venu à douter de cette possiblité en lisant plusieurs sources internet sur le mach-zehnder qui parlaient de l'expérience avec photon unique. Etant difficile à réaliser " à la main ", j'avais un peu laissé tomber l'affaire...
    Il est donc possible de réaliser le 100%/0% dans de bonnes conditions.
    encore merci

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  24. #19
    mbochud

    Re : où va l'énergie?

    En ce qui concerne l'expérience " avec photon unique", il faut simplement utiliser 2 photomultiplicateurs (PM) (sans trop de courant de bruit) et fonctionner en comptage (augmenter le gain en augmentant la tension).
    Mesurer le taux de comptage dû au bruit (détecteurs dans l’obscurité totale).
    Placer les PMs avec collimateurs pour qu’ils ne détectent que la lumière provenant de la direction des 2 faisceaux.
    Placer des atténuateurs en série sur le faisceau pour n’obtenir que quelques photons par seconde.
    Et le pire, enlever la lumière parasite.
    NB : L’œil est un détecteur très sensible qui, après une période de 20 minutes d’obscurité peut détecter aussi peu que 100 photons par seconde.

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