un seul rayon réfracté

[mamono666]

Bonjour,

Je me demandais pourquoi à l'interface d'un dioptre, lorsqu'on envoie un rayon, pourquoi il y a un seul rayon réfracté et non pas une multitude???

merci
-----

[invite021f9bb8]

Bonsoir.

Tu parles d'un rayonnement monochromatique genre laser, ou d'une source lumineuse quelconque?

[invite021f9bb8]

Il fallait s'y attendre, La réponse est la en fait...
:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Dioptre

cordialement

[mamono666]

ah oui, j'aurrais du aller voir wikipédia

Mais, par contre, je ne trouve pas la réponse dans cet article??

merci d'avoir répondu

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8c514936]

Salut,

Pourquoi t'attends-tu à ce qu'il y ait une multitude de rayons réfractés ?

[mamono666]

lorsque la lumiere se propage dans un milieu, je pensais que de proche en proche elle exitait les electrons des atomes donc l'electron subit l'excitation et libere un photon en se désexcitant.

Mais pourquoi la lumière est renvoyé dans une direction unique et pas de partout?

[mamono666]

pas d'idée ?

[invitea3eb043e]

D'abord la direction n'est unique que pour un rayonnement monochromatique et parallèle, sinon ce n'est pas vrai. Un laser réalise cela assez bien.
Ensuite chaque point est éclairé avec une phase bien précise par rapport à ses voisins, si bien que tous les points vont créer des ondes diffractées cohérentes entre elles qui vont s'unir pour envoyer un rayon dans une direction unique.

[invite69d38f86]

Je me demandais pourquoi à l'interface d'un dioptre, lorsqu'on envoie un rayon, pourquoi il y a un seul rayon réfracté et non pas une multitude???

Bonjour,

C'est le rayon de l'optique classique qui est unique.
En fait tous les atomes de la masse des deux milieux participent aux émissions et réémissions. Au point B d'observation de la lumière émise en A dans l'autre milieu arrivent des photons qui ont suivis tous les "chemins" possibles. Le chemin classique est celui dont l'amplitude participe le plus à la réception en B.

[mamono666]

D'abord la direction n'est unique que pour un rayonnement monochromatique et parallèle, sinon ce n'est pas vrai. Un laser réalise cela assez bien.
Ensuite chaque point est éclairé avec une phase bien précise par rapport à ses voisins, si bien que tous les points vont créer des ondes diffractées cohérentes entre elles qui vont s'unir pour envoyer un rayon dans une direction unique.

oui, je pensais au cas du laser.

Mais je ne comprend pas très bien. Si le passage se fait par diffraction, pourquoi le rayon incident change de direction?

Je croyais que c'était les electrons qui renvoyaient les photons en se désexitant suite à l'exitation initial du rayon incident.

merci

[mamono666]

Bonjour,

C'est le rayon de l'optique classique qui est unique.
En fait tous les atomes de la masse des deux milieux participent aux émissions et réémissions. Au point B d'observation de la lumière émise en A dans l'autre milieu arrivent des photons qui ont suivis tous les "chemins" possibles. Le chemin classique est celui dont l'amplitude participe le plus à la réception en B.

merci,

mais pourquoi ?

[invite69d38f86]

Bonsoir,

des photons proviennent effectivement d'une direction differente de celle du rayon de l'optique classique. Simplement ils sont beaucoup moins nombreux.
le long du chemin classique les temps de parcours sont sensiblement égaux et les amplitudes de probabilités le long du chemin de temps minimum s'ajoutent constructivement. Au voisinage d'autres chemins les variations plus rapides du temps de parcours font qu'elles se compensent presque.

Tout pour moins de 10 euros: feynman

[mamono666]

oui, mais là, ca sous entend que l'on sais déjà où va le rayon réfracté. Car dire qu'il y a un minimun, cela signifie que l'on connais le départ et l'arrivée.

Après, je suis d'accord, si l'on veut allé de A à B c'est ce qu'il se passe.


En fait quand je relis mes cours je constate qu'en regardant les conditions de passage du champ magnétique H, tout semble claire.

Mais après quand je m'imagine un photon arrivant sur un atome je ne comprend plus. Quel est le phénomène qui fait que ce rayon passe.

diffusion? oscillation de dipole? diffraction?

parce que dire qu'il y a condition de passage, signifie phénomène d'interaction ...mais lequel??

merci

Edit: oui, merci pour les feynman, j'ai commencé à les acheter...j'ai commencer à lire les cours pour le moment

[invite69d38f86]

oui, mais là, ca sous entend que l'on sais déjà où va le rayon réfracté. Car dire qu'il y a un minimun, cela signifie que l'on connais le départ et l'arrivée.

Salut,

Bien sur je parlais ici d'une expérience où la source et l'observateur sont à des points connus. Visiblement tu penses à autre chose.
Pourrais-tu préciser?

Mais après quand je m'imagine un photon arrivant sur un atome je ne comprend plus. Quel est le phénomène qui fait que ce rayon passe.

diffusion? oscillation de dipole? diffraction?

parce que dire qu'il y a condition de passage, signifie phénomène d'interaction ...mais lequel??

merci

Edit: oui, merci pour les feynman, j'ai commencé à les acheter...j'ai commencer à lire les cours pour le moment

A ce niveau il ne faut plus parler de rayon. On a une cascade d'émissions et d'absorbtion de photons.

Clique sur le lien que j'indiquais. ca ne fait pas partie des cours de Feynman . c'est un petit livre à 7 euros passionant et même sans formules.

[mamono666]

Salut,

Bien sur je parlais ici d'une expérience où la source et l'observateur sont à des points connus. Visiblement tu penses à autre chose.
Pourrais-tu préciser?

je parle d'un laser incident sur un dioptre. Disons que l'on ne connais pas le trajet. Comment savoir qu'il va y avoir un seul rayon réfracté.

A ce niveau il ne faut plus parler de rayon. On a une cascade d'émissions et d'absorbtion de photons.

Clique sur le lien que j'indiquais. ca ne fait pas partie des cours de Feynman . c'est un petit livre à 7 euros passionant et même sans formules.

oui, j'ai vu le lien, je me l'acheterai. Mais quand vous dites cascade d'emission et absorption de photons....pourquoi l'emission se fait elle dans une direction unique...c'est ca que je trouve étrange.

merci

[invite69d38f86]

Bonsoir,

J'ai trouvé ce site qui illustre cette idée de chemins multiples
http://www.uel-pcsm.education.fr/con...tion/index.htm

Il faut aller sur apprendre puis sur presentation statistique.

On peut éclairer B en pointant dans des directions différentes (avec bien sur des intensités différentes)

[mamono666]

merci pour le lien, je connaissais, mais c'est vrai que je n'avais plus pensé à le consulter.

Je crois avoir bien compris cette histoire de chemin (meme si j'aurrais encore une petite intérrogation à ce sujet, mais je verrai ca dans un autre fil). Mais ce qu'il me manque, c'est le phénomène mis en jeu.

Il me semble que l'interprétation microscopique de l'indice prend en compte les force de rappel du au noyau des atomes. Donc je ne sais pas si je me trompe mais il y aurrais oscillation du dipole electron - noyau ???

et la toujours bloqué, pourquoi cela ne va pas dans toute les directions avec la meme probabilité. Je précise, sans connaitre l'arrivé.

En fait, je pensais qu'avec toute la physique connu de nos jour, il était possible d'expliquer le changement de direction sans faire appel au principe de fermat et loi de snell-descartes.

Je cherche plus à comprendre d'un point de vue "microscopique".

merci

[invite69d38f86]

Bonjour,

Je pense mieux comprendre ta question.

Le changement de direction ne s’explique pas par une interaction à un endroit unique par exemple à la surface du dioptre là ou il y a réfraction.
A la base il y a toujours un principe de moindre action qui prend en compte le système macroscopique global.

Je vais prendre le risque de dire une contre-vérité :
Supposons que l’on puisse isoler le rayon incident du reste de la matière du premier milieu. Ce rayon est par exemple à l’intérieur d’une fibre optique rectiligne et on se débarrasse du reste de la matière du milieu 1 (fibre dans le vide). Cette fibre est au contact d’une surface du milieu 2 avec un certain angle d’incidence.
La question est alors de savoir si l’on aura un angle de réfractation tel que l’indique l’optique classique?
Je pense que non et que le rayon continuera de façon rectiligne.

Bon je me trompe peut etre.

[invite82fffb5c]

Bonjour Alovesupreme,
Très interessant ce que tu dis, mais n'oublions pas que le coeur d'une fibre optique est d'environ de 80µm ce qui est largement trop large pour dire que l'impact est ponctuel (comparé au nombre d'atome éclairé par cette surface).

Par la pensée je pense qu'avec un rayon infiniment fin on observerait de la diffussion multiple, et que le photon pourrait être détecté à n'importe quel endroit... C'est aussi ce qui ce passe qu'en on cherche à confiner la lumière...

Sinon l'idée est interessante qu'en pense la théorie ?

Merci,

[mamono666]

Bonjour Alovesupreme,
Très interessant ce que tu dis, mais n'oublions pas que le coeur d'une fibre optique est d'environ de 80µm ce qui est largement trop large pour dire que l'impact est ponctuel (comparé au nombre d'atome éclairé par cette surface).

Par la pensée je pense qu'avec un rayon infiniment fin on observerait de la diffussion multiple, et que le photon pourrait être détecté à n'importe quel endroit... C'est aussi ce qui ce passe qu'en on cherche à confiner la lumière...

Sinon l'idée est interessante qu'en pense la théorie ?

Merci,

enfin, la taille de la fibre n'a pas d'importance, c'est commme tu le dis ensuite une condition sur la taille du "faisceau" qui compte...."un rayon infiniment fin"

bref,

si cela se passe comme ca....alors pourquoi y a t'il un seul rayon réfracté???

[invite69d38f86]

Bonjour,

J'aimerais effectivement également connaitre la réponse à la question même avec une fibre optique de 80µm.

[mamono666]

je ne sais pas si je me trompe, mais je pense que l'origine microscopique de la permittivité pourrait aider.

donc il faudrait savoir qu'elle phénomène se trouve derriere la réponse (susceptibilité) d'un matériaux à un champ EM.

[invite69d38f86]

Bonjour,

Ce qui caractérise un chemin optique classique c'est que si l'on prend 2 points quelconques sur ce chemin, la lumière met un temps minimum pour aller de l'un à lautre.
Quand un photon est absorbé par un atome du milieu, il excite celui-ci. Cet état excité a une durée moyenne de vie caractérisé par le matériau considéré. un photon est ensuite réémis qui se propage etc.
Ceci est à la base de la notion d'indice qui reflère la vitesse de la lumiere dans le milieu.

On a bien à la base un principe de chemin minimum.

Ceci dit ci_dit le chemin optique optique est une "fiction mathématique".
Si l'on prend un faisceau dans une fibre optique de diametre D, dans le milieu 1 éclairant le dioptre, on autra de l'autre coté une tache de diametre D que si D nest pas top petit.
Plus D diminue et plus la zone éclairée de l'autre coté de l'interface sera grande.

En réponse au titre du post, je dirais plutot qu'il n'y a pas de chemin unique réfracté.

[mamono666]

et pourtant, nous n'en voyons qu'un seul... ??

[invite69d38f86]

et pourtant, nous n'en voyons qu'un seul... ??

Justement non si le faisceau incident est tres tres étroit.

[mamono666]

Je ne comprend pas trop.

Avec un laser, on ne voit qu'un seul rayon réfracté qui à bien changé de direction par rapport au rayon incident.

Neanmoins je pensais que la taille du faisceau n'avait pas vraiment d'importance, car on montre la relation de snell-descartes avec les relations de passage du champ magnétique H. Donc à priori pas d'hypothese de taille...

[yahou]

Neanmoins je pensais que la taille du faisceau n'avait pas vraiment d'importance, car on montre la relation de snell-descartes avec les relations de passage du champ magnétique H. Donc à priori pas d'hypothese de taille...

La taille du faisceau n'a pas d'importance tant qu'on reste dans le cadre de l'optique géométrique, c'est-à-dire tant que la taille du faisceau est grande devant la longueur d'onde. D'ailleurs quand on montre la loi de snell-descartes en optique ondulatoire, on utilise des ondes planes, donc des faisceaux de taille infinie.

[invite82fffb5c]

Je ne comprend pas trop.

Avec un laser, on ne voit qu'un seul rayon réfracté qui à bien changé de direction par rapport au rayon incident.

Neanmoins je pensais que la taille du faisceau n'avait pas vraiment d'importance, car on montre la relation de snell-descartes avec les relations de passage du champ magnétique H. Donc à priori pas d'hypothese de taille...

Si le faisceau est très étroit, il ne peut l'être qu'a un endroit bien définie. Il existe une relation liant la divergence du laser avec la taille du Waist (ici le waist pourrait être considéré comme le rayon de la fibre). Cette relation entre divergence et Waist est inversement proportionelle. Theta = Lambda/(Pi.Waist).
Donc en cherchant à confiner le faisceau laser, une divergence de plus en plus grande apparait, si bien qu'en sortie de la fibre on a pas un rayon lumineux mais un pinceau de lumière très divergent.
On observe un seul rayon réfracté quand on considère que le matériaux réponds dans son ensemble à l'excitation incidente. Comme l'a dis yahou ces calculs sont même effectué avec des ondes d'extension infinie (quelque µm suffisent en pratique). L'idée de rayon est par ailleurs dangereuse ont a trop tendance à penser que c'est le parcours d'un photon, ce qui n'est pas vrai, c'est la direction de propagation de l'énergie que l'on représente par des rayons.
Pourquoi un seul rayon réfracté ?
La réponse à cela se trouve déjà dans les post précédent, ou uniquement un chemin est "d'interférence" constructives entre tous les chemins possibles, d'où une très forte probabilité de détection dans une seule direction. Mais ce rayon n'est pas seul, on n'en représente qu'un pour des commodités de dessin.

[mamono666]

merci

ok pour la taille,

mais est ce qu'on peut montrer par le calcul qu'il y a un seul chemin d'interference constructive??

Et si je prend un laser que j'envoie sur un dioptre me faisant passer de l'air au verre, est il possible de voir au moins deux rayons refracté? si oui dans quel cas?

merci

[invite82fffb5c]

mais est ce qu'on peut montrer par le calcul qu'il y a un seul chemin d'interference constructive??

Oui bien sûr... Les autres chemins existent mais l'intensité y est très faibles

Et si je prend un laser que j'envoie sur un dioptre me faisant passer de l'air au verre, est il possible de voir au moins deux rayons refracté? si oui dans quel cas?

Ben non, voir les post précédents.

Seul les cristaux biréfringents (optique anisotropes) peuvent donner deux rayons réfractés, l'eau n'est pas anisotropes...