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Aux bornes du rayonnement électromagnétique



  1. #1
    EspritTordu

    Question Aux bornes du rayonnement électromagnétique


    ------

    Bonjour,

    Voici un lien sur le spectre électromagnétique :
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Spectre...agn%C3%A9tique

    Existe-t-il, d'une manière ou d'une autre, des bornes théoriques au spectre électromagnétique?

    Quelles sont les longueurs d'onde maximum jamais détectées ou produites au delà des gamma ou des ondes radios?

    Je vais vite en besogne, mais peut-il exister des ondes radios semble-t-il, de longueur d'une année-lumière?De plusieurs? Et à l'inverse une longueur de Plank?

    Peut-on détecter des ondes électromagnétiques dont la longueur d'onde est très longue, trop longue pour fabriquer une antenne de même dimension? Autrement dit, peut-on déterminer une longueur d'onde avant même d'en connaitre la fin?

    Merci d'avance.

    -----

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  3. #2
    f6bes

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Bjr Esprtit tordu...

    Une onde (je ne dirais pas Radio) électromagnétique dont la LONGEUR d'ONDE équivaut à une année lumiére serait sacrément longue.
    Mais pourquoi pas. Reste à savoir qu'est ce qui serait suceptible de "vibrer" si bas en fréquence.

    Pas besoin que la longeur physique de l'antenne soit en concordance avec la longeur d'onde pour recevoir la dite fréquence.
    On peut trés bien recevoir avec une antenne plus PETITE ou plus GRANDE que la longeur d'onde considérée. Bien sur cela ne sera pas OPTIMAL.

    On peut donc recevoir des longeurs d'onde de plusieurs kms de long, sans que l'antenne de réception fasse plusieurs kms de long.

    Derniére question:faut des éléments de calcul pour pouvoir faire qq chose.
    A longueur d'onde infinie= fréquence infinie.
    Cordialement

  4. #3
    gatsu

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Citation Envoyé par f6bes Voir le message
    Bjr Esprtit tordu...

    Une onde (je ne dirais pas Radio) électromagnétique dont la LONGEUR d'ONDE équivaut à une année lumiére serait sacrément longue.
    Mais pourquoi pas. Reste à savoir qu'est ce qui serait suceptible de "vibrer" si bas en fréquence.
    Un red shift gravitationnel (au voisinage d'un trou noir) pourrait permettre ça non?

  5. #4
    Youry

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Oui, moi je pense qu'il existe une limite basse pour la longueur d'onde (haute pour la fréquence).
    En effet, j'ai appris que dans un espace échantillonné il n'existe pas de fréquence supérieur à la fréquence d'échantillonage divisée par deux.

    Le temps de planck est donc le pas d'échantillonage, si on a deux point par période au minimum on a une période minimal représentable de 2*Temps de Plank. Ce qui correspond à une longueur d'onde de deux fois la taille de planck.
    Soit
    Si je me trompe pas dans les transformations on a :
    Une fréquence d'environ
    Ou une énergie de photon de

    Toutes fréquences supérieur (causé par doppler ou autre) serait dans une situation de recouvrement spectrale. Et il y a fort à parier que si on augmente la fréquence au dela de alors la fréquence semblera diminuer, et la propagation deviendra contra-propagative.

    Je ne pense pas qu'il y est de limite haute à la longueur d'onde, 1 année lumière ? Pourquoi pas ?
    Argumentaire : Si l'univers continue jusqu'a l'infini à s'expanser de manière accéléré alors dans un temps infini (très long) des longueur d'ondes infini (très longues) serait observables... (Je rappelle que la longueur d'onde de la lumière "suit" l'expansion spatiale).

    Cordialement,

  6. #5
    Youry

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    A longueur d'onde infinie= fréquence infinie.
    Non, à longueur d'onde infinie correspond une fréquence nulle.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    f6bes

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Bjr Youry...
    Youp, j'ai glissé.
    T'as bien fait de corriger.
    Ce que c'est que d'aller trop vite (manquait un brin de reflexion !!)
    Merçi Bien

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  10. #7
    EspritTordu

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Une onde (je ne dirais pas Radio) électromagnétique dont la LONGEUR d'ONDE équivaut à une année lumiére serait sacrément longue.
    Mais pourquoi pas. Reste à savoir qu'est ce qui serait suceptible de "vibrer" si bas en fréquence
    J'avoue avoir pensé même à 15 ou 13 milliards années-lumière mais le chiffre allait poser d'autres problèmes
    Maintenant quel est en serait la cause, c'est une grande question... D'ailleurs cela ne se serait pas mettre le char avant les boeufs,non?

    Un red shift gravitationnel (au voisinage d'un trou noir) pourrait permettre ça non?
    L'expansion y suffit-elle pour de telle dimension?

    Pas besoin que la longeur physique de l'antenne soit en concordance avec la longeur d'onde pour recevoir la dite fréquence.
    On peut trés bien recevoir avec une antenne plus PETITE ou plus GRANDE que la longeur d'onde considérée. Bien sur cela ne sera pas OPTIMAL
    Que signifie Optimal, c'est synonyme de brouillage par d'autres fréquences? Comment fait-on alors pour y voir clair avec des ondes d'1 km?
    Je ne suis pas spécialiste, mais s'il s'agit d'une onde sinusoïdale, ne peut-on pas par dérivée mathématique anticiper la longueur de l'onde?
    Existe-t-il des recherches à de si grandes longueurs d'onde (peut-être plus facile à mettre en oeuvre que les minimes longueurs)?

    En effet, j'ai appris que dans un espace échantillonné il n'existe pas de fréquence supérieur à la fréquence d'échantillonage divisée par deux
    Pourquoi divisé par 2?

    Toutes fréquences supérieur (causé par doppler ou autre) serait dans une situation de recouvrement spectrale. Et il y a fort à parier que si on augmente la fréquence au dela de alors la fréquence semblera diminuer, et la propagation deviendra contra-propagative
    Qu'est-ce que ce recouvrement spectrale s'il vous plaît?

    Non, à longueur d'onde infinie correspond une fréquence nulle.
    L'infini, n'est-ce pas souvent une limite de modèle en physique?

  11. #8
    Pio2001

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Citation Envoyé par EspritTordu Voir le message
    Maintenant quel est en serait la cause, c'est une grande question...
    Facile. Si tu prends très peu de photos avec ton appareil, ton chargeur va se décharger une fois par an.
    A ses bornes, la tension va donc osciller entre 0 Volts et Vmax deux fois par an (décharge et recharge).
    En tant que dipôle électrique, il va donc émettre une onde radio de une année-lumière de longueur d'onde. CQFD.

    Citation Envoyé par EspritTordu Voir le message
    Qu'est-ce que ce recouvrement spectrale s'il vous plaît?
    Youri fait référence à l'aliasing, ou repliement, qui a lieu lorsqu'un phénomène analogique de haute fréquence est échantillonné numériquement.
    Il y a fort à parier toutefois qu'aux échelles de Plank, il n'y ait pas un mur "brickwall" tel qu'à 1.01 x 10^-43 s tout se comporte normalement et qu'à 0.99 x 10^-43 s plus rien ne se passe. Donc si on a transition progressive, on a anti-alias, donc pas de repliement (ou "recouvrement") spectral.

  12. #9
    f6bes

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Citation Envoyé par EspritTordu Voir le message

    Que signifie Optimal, c'est synonyme de brouillage par d'autres fréquences? Comment fait-on alors pour y voir clair avec des ondes d'1 km?
    Je ne suis pas spécialiste, mais s'il s'agit d'une onde sinusoïdale, ne peut-on pas par dérivée mathématique anticiper la longueur de l'onde?
    Bjr Esprit...
    La longueur d'une antenne est en corrélation avec la fréquence à recevoir (ou émettre).
    Lorsque longueur et fréquence sont en adéquation, on RECOLTE (ou EMET) le MAXIMUM de signal.
    Donc dans ces conditions c'est OPTIMAL.
    Mais meme une antenne mal dimensionnée vis à vis de fréquence , te permettra de RECEVOIR ou d'EMETTRE cette fréquence. Sauf que, tu ne recupéres ou n'émet pas la totalité du signal disponible.Tu as des pertes.
    Ce n'est donc pas optimal dans ces cas là.

    Pour calculer la longueur d'onde faut connaitre la caractéristique de cette onde.Si tu ne connais RIEN de cette onde, tu ne peux rien faire !!

    Qu'appelles tu "y voir clair" avec des ondes de 1 kms ?
    Là on rentre dans les circuits résonnants.
    La longueur ELECTRIQUE d'une antenne doit etre en corrélation avec la fréquence , comme dit plus haut. MAIS il n'est pas obligatoire que la longeur PHYSIQUE le soit aussi.

    Donc grace aux propriétés des bobinages (self) on enroule parfois ce que l'on ne peut "étaler" dans l'espace.
    On REDUIT ainsi les dimensions physiques de l'antenne .
    Bien sur l'efficassité s'en ressent, mais faut savoir faire des compromis.
    On ne peut tout avoir en meme temps.
    Cordialement

  13. #10
    Youry

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Youri fait référence à l'aliasing, ou repliement, qui a lieu lorsqu'un phénomène analogique de haute fréquence est échantillonné numériquement.
    Il y a fort à parier toutefois qu'aux échelles de Plank, il n'y ait pas un mur "brickwall" tel qu'à 1.01 x 10^-43 s tout se comporte normalement et qu'à 0.99 x 10^-43 s plus rien ne se passe. Donc si on a transition progressive, on a anti-alias, donc pas de repliement (ou "recouvrement") spectral.
    Pourrais tu préciser ce qu'est un anti-alias et pourquoi on a pas de repliement spectral ?

    Sinon cela change t'il ma réflexion sur une limite haute des fréquences à ?

    Merci,

  14. #11
    Barmecides

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Citation Envoyé par Youry Voir le message
    Le temps de planck est donc le pas d'échantillonage, si on a deux point par période au minimum on a une période minimal représentable de 2*Temps de Plank. Ce qui correspond à une longueur d'onde de deux fois la taille de planck.
    Soit
    Si je me trompe pas dans les transformations on a :
    Une fréquence d'environ
    Ou une énergie de photon de
    On a observe des photons UHE (ultra haute energie) jusqu'a environ 10^19 - 10^20 eV. C'est le but d'experiences telle Auger en Argentine de detecter de tels evenements (plutot rares !).
    L'energie de Planck est d'environ 10^28 eV et non 6 GeV, sinon quotidiennement on depasserait cette limite dans l'espace ou en accelerateur.

    Pour la limite inferieure, je serais curieux de savoir. Quelles sont par exemple les plus petites transitions d'energie dans les atomes ?

  15. #12
    EspritTordu

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Citation:
    Posté par EspritTordu
    Maintenant quel est en serait la cause, c'est une grande question...

    Facile. Si tu prends très peu de photos avec ton appareil, ton chargeur va se décharger une fois par an.
    A ses bornes, la tension va donc osciller entre 0 Volts et Vmax deux fois par an (décharge et recharge).
    En tant que dipôle électrique, il va donc émettre une onde radio de une année-lumière de longueur d'onde. CQFD.


    Citation:
    Posté par EspritTordu
    Qu'est-ce que ce recouvrement spectrale s'il vous plaît?

    Youri fait référence à l'aliasing, ou repliement, qui a lieu lorsqu'un phénomène analogique de haute fréquence est échantillonné numériquement.
    Il y a fort à parier toutefois qu'aux échelles de Plank, il n'y ait pas un mur "brickwall" tel qu'à 1.01 x 10^-43 s tout se comporte normalement et qu'à 0.99 x 10^-43 s plus rien ne se passe. Donc si on a transition progressive, on a anti-alias, donc pas de repliement (ou "recouvrement") spectral.
    Oui, l'appareil photo c'est un exemple qui n'est pas tiré par les cheveux... Peut-on supposer des phénomènes spatiaux ayant recours à de très grandes longueurs d'ondes? Ou bien les relevés actuels suggèrent un spectre électromagnétique spatial coincé entre le gamma (ou le rayonnement cosmique je crois en plus...) et les ondes radios?


    L'aliasing et anti-aliasing se sont pour moi des anglicismes plus parlant !


    Pour calculer la longueur d'onde faut connaitre la caractéristique de cette onde.Si tu ne connais RIEN de cette onde, tu ne peux rien faire !!
    Ne connait-on pas sa longueur d'onde déjà?

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  17. #13
    Pio2001

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Citation Envoyé par Youry Voir le message
    Pourrais tu préciser ce qu'est un anti-alias et pourquoi on a pas de repliement spectral ?
    Dans un échantillonneur, l'antialias est un filtre passe-bas qui élimine les fréquences dépassant la moitié de la fréquence d'échantillonnage en amont de celui-ci afin d'éviter qu'elles ne se replient dans le spectre utile.

    Le repliement spectral est un phénomène se produisant lorsque l'on échantillonne un phénomène analogique pré-existant, de large bande passante, avec un échantillonneur capable d'enregistrer le niveau d'entrée de façon périodique et quasi instantanée.

    Il faudrait pour que cela soit le cas ici que les ondes électromégnétiques soient existantes en dehors de l'espace-temps, avec une bande passante énorme, et qu'elles soient échantillonnées par celui-ci avec une résolution limitée par l'échelle de Plank.
    C'est pourquoi je ne pense pas que cela soit le cas.

  18. #14
    Youry

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Merci, Pio2001.
    Ta remarque est intéressante mais qu'est ce qui jourait le rôle du filtre passe bas anti-aliasing dans la nature ?

    Sinon, je pense avoir compris ta remarque quand tu dis "les ondes électromégnétiques soient existantes en dehors de l'espace-temps". C'est à dire que ces ondes existerait dans un espace analogique et que nous ne faisons que l'échantilloné. Et en effet, cet espace continue (que je sousentendais sans le savoir) est tout à fait spéculatif. Donc pas de raison d'y croire. Ainsi comme toi je pense que le recouvrement spectrale n'aurait pas lieu.

    Cependant l'espace reste échantillonné et je ne vois pas comment imaginer une fréquence supérieur à simplement car ça ne tiens alors plus dans la bande passante naturelle...

    L'energie de Planck est d'environ 10^28 eV et non 6 GeV, sinon quotidiennement on depasserait cette limite dans l'espace ou en accelerateur.
    Est ce bien de photon dont il s'agit ?

  19. #15
    f6bes

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Citation Envoyé par EspritTordu Voir le message


    Ne connait-on pas sa longueur d'onde déjà?
    B jr Esprit...
    Si tu connais la LONGEUR de l'ONDE, tu as déjà une CARACTERISTIQUE connue !!
    Donc tu peux en déduire la fréquence.
    L(ongueur d'onde)= C (vitesse lumiére)/F(réquence)
    Cordialement

  20. #16
    Barmecides

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Citation Envoyé par Youry Voir le message
    Est ce bien de photon dont il s'agit ?
    Oui dans les collisionneurs e+e- on a observe par exemple le phenomene de retour radiatif au pic du Z qui permettait de mettre en evidence des photons de plus de 100 GeV sans problemes.

    Mais qu'en est il des plus petites frequences ?
    Par exemple on a le phenomene d'emission de photons mous colineairement aux particules (creant des problemes de divergence infrarouge en QED) qui laisseraient penser que l'on peut creer des photons d'energie tres petite.
    Que represente un photon/un paquet d'onde avec une longueur d'onde d'une annee lumiere ?

  21. #17
    mbochud

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Citation Envoyé par Barmecides Voir le message
    Mais qu'en est il des plus petites frequences ?

    Que represente un photon/un paquet d'onde avec une longueur d'onde d'une annee lumiere ?
    Bonjour,

    L’énergie de ce photon est trop faible pour pouvoir faire une quelconque interaction avec la matière dans un détecteur.
    Par contre on peut détecter son champ avec une antenne (électrique ou magnétique). C’est ce que l’on fait avec un récepteur radio.
    Par exemple un émetteur à 1MHz génère une onde de 300m. Ses photons ne sont pas détectables, mais le champ oui.

  22. #18
    mbochud

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Le photon est individualiste, pour pouvoir être détecté il doit pouvoir manifester tout seul une énergie suffisante pour faire une interaction (générer une transition atomique ou moléculaire en un point) .
    Le champ EM associé à l’onde est communautaire donc cumulatif à tous les électrons qui interviennent dans l’antenne (d’émission ou de réception).

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  24. #19
    Karibou Blanc

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Ses photons ne sont pas détectables, mais le champ oui.
    Il y a quelque chose qui me gene dans ce que tu dis, car les photons sont le champ. Donc si tu détectes un champ EM, c'est que des photons ont été échangé. Maintenant tu confonds peut etre l'interaction entre un atome (qui a un spectre discret et donc est le siège d'effet de seuil) et un champ EM et l'interaction entre un système qui a un spectre (quasi-)continu (genre un métal) et la lumière.
    Well, life is tough and then you graduate !

  25. #20
    mbochud

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Si on veut détecter une onde EM , on peut le faire par l'interaction atomique ou moléculaire (niveaux discrets, effet photoélectrique) et un champ EM.
    Mais dans le cas par exemple d’un émetteur RF qui génère une onde EM à la fréquence (discrète) de 1MHz (par exemple) , les photons associés à cette onde n’auront jamais assez d’énergie pour faire une interaction avec un atome ou molécule (4*10-9eV) . Et pourtant l’antenne de réception capte bien le signal (et, ce n’est pas par accumulation de micros interactions de 4*10-9eV.

  26. #21
    Karibou Blanc

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    les photons associés à cette onde n’auront jamais assez d’énergie pour faire une interaction avec un atome ou molécule (4*10-9eV)
    il ne s'agit du spectre d'un atome ou d'une molecule isolé, mais d'un ensemble d'un grand nombre d'entre eux. Par exemple dans un métal, les niveaux d'énergies sont répartis en bandes d'états quasi-continues. Si bien qu'un photon de tres basse énergie peut exciter un électron puisque dans la bande il existe un état libre "infiniment" voisin.
    Well, life is tough and then you graduate !

  27. #22
    Karibou Blanc

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Par définition meme du photon, le seul moyen qu'a un champ EM d'intéragir avec la matière est en échangeant des photons. Cela est possible si l'énergie de chaque photon correspond à une transition électrique (négligeons les transitions nucléaires un temps), exemple un gaz diatomique comme H2, a bien un spectre discret et est quasi-transparent mis à part quelques raies. Néanmoins il existe des assemblages atomiques (les cristaux) pour les quels le spectre d'énergie des électrons est continu. Le cas le plus simple est le gaz d'électron libres, qui est une bonne approximation de l'ensemble des électrons (quasi-)libres présent dans un conducteur (dans ce cas les niveaux sont réparties en bandes).
    Well, life is tough and then you graduate !

  28. #23
    mbochud

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Merci Karibou Blanc pour ta réponse pertinente. Il y a donc bien accumulation de micros interactions (pas d’autres moyens). Elles sont si faibles qu’on y pense pas (bandes d'états quasi-continues mais tout de même discrètes)

  29. #24
    Barmecides

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Je reviens a ce sujet avec un peu de retard. Grosso modo, meme avis que Karibou, un conducteur (parfait ???) devrait permettre la detection de toute onde.

    Maintenant, en pratique, quelles ont etes les longueurs d'onde les plus grandes jamais detectees a ce jour ? Quelle est la borne experimentale inferieure en energie ?
    J'ai un peu cherche sur le net, voici un site qui donne quelques exemples :
    http://hypertextbook.com/facts/2001/RachelShapiro.shtml
    On aurait donc detecte (?) des longueurs d'onde de l'ordre de 10^6 - 10^11 m !

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  31. #25
    EspritTordu

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Je suis un peu perdu :comment peut-on alors détecter mon onde année lumière, ou comment détecter ces ondes 10^6, 10^8 m? Doit-on attendre une année? Doit-on enrouler une année lumière de fils?

  32. #26
    Karibou Blanc

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Je suis un peu perdu :comment peut-on alors détecter mon onde année lumière, ou comment détecter ces ondes 10^6, 10^8 m? Doit-on attendre une année? Doit-on enrouler une année lumière de fils?
    ben non, quand tu écoutes une onde radio (type FM) tu entends une longueur d'onde de plusieurs m (km?) avec une antenne de quelques centimètre. Ce que tu oublies c'est qu'à une longueur d'onde est associé une fréquence temporelle, qui elle peut etre détecté sans probleme avec une petite antenne.
    Well, life is tough and then you graduate !

  33. #27
    EspritTordu

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Donc il faut attendre (10s je crois pour mon année lumière)?

  34. #28
    Karibou Blanc

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Donc il faut attendre (10s je crois pour mon année lumière)?
    je ne vois pas comment tu obtiens ces 10s. Si ta longueur d'onde est une année lumière, cela correspond à une période temporelle de ...une année (nu=c/lb et lb=année.c)
    Well, life is tough and then you graduate !

  35. #29
    Bouli

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Citation Envoyé par Youry Voir le message
    Oui, moi je pense qu'il existe une limite basse pour la longueur d'onde (haute pour la fréquence).
    En effet, j'ai appris que dans un espace échantillonné il n'existe pas de fréquence supérieur à la fréquence d'échantillonage divisée par deux.

    Le temps de planck est donc le pas d'échantillonage, si on a deux point par période au minimum on a une période minimal représentable de 2*Temps de Plank. Ce qui correspond à une longueur d'onde de deux fois la taille de planck.
    Soit
    Si je me trompe pas dans les transformations on a :
    Une fréquence d'environ
    Ou une énergie de photon de

    Toutes fréquences supérieur (causé par doppler ou autre) serait dans une situation de recouvrement spectrale. Et il y a fort à parier que si on augmente la fréquence au dela de alors la fréquence semblera diminuer, et la propagation deviendra contra-propagative.

    Je ne pense pas qu'il y est de limite haute à la longueur d'onde, 1 année lumière ? Pourquoi pas ?
    Argumentaire : Si l'univers continue jusqu'a l'infini à s'expanser de manière accéléré alors dans un temps infini (très long) des longueur d'ondes infini (très longues) serait observables... (Je rappelle que la longueur d'onde de la lumière "suit" l'expansion spatiale).

    Cordialement,
    A une fréquence de 10^43 Hz est associée une énergie de 10^28 GeV (E = hv), soit des GJ, pas des GeV
    Cette fréquence est donc la limite supérieure de nos théories physiques.

  36. #30
    Youry

    Re : Aux bornes du rayonnement électromagnétique

    Oh merci Bouli !!!
    Honte à moi

    Je me disais bien qu'il serait étrange d'avoir des photons supérieur à . Et je ne comprenais plus trop là, tu m'as sortie d'une belle impasse.

    Pour ce qui est des longueur d'ondes très grandes je pense qu'on peut mesurer un signal cohérent en mesurant plusieurs photons et ceci pendant la durée de la période avec une antenne parfaitement conductrice de petite taille. (un électron libre peut suivre très facilement une onde lentement variable)

    Mesurer individuellement un photon de très petite énergie parait difficile.

    Peut on mesurer un signal de grande période avec une grande antenne en un temps court ?

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