Qu'est ce qu'une harmonique en optique ?

[Rhedae]

Bonjour,

Malgrés mes recherches sur le net je trouve pas de définition ... Si vous pouviez m'aider ... Merci .
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[deep_turtle]

Salut,

Une harmonique, ça a la même définition en optique que dans les autres domaines de la physique, c'est une composante spectrale de la lumière apparaît quand on fait passer un signal (quasi-)monochromatique dans un système non linéaire : si à l'entrée tu as une fréquence f, tu te retrouves en sortie avec, en plus d'un signal à une fréquence f, d'autres composantes aux fréquences 2f, 3f, etc.

[Rhedae]

Bonjour,

C'est le même phénomène que la diffraction de la lumière blanche en plusieurs longueurs d'onde ?

Concrètement en optique quand on polarise un laser de couleur rouge sur un matériel non linéaire, cela envoi en sorti plusieurs couleurs un peu comme un halo?

[deep_turtle]

C'est le même phénomène que la diffraction de la lumière blanche en plusieurs longueurs d'onde ?

Pas du tout.

D'une part, j'ai l'impression que tu parles de dispersion et non de diffraction (tu penses à un prisme ?).

D'autre part, la décomposition de la lumière dont tu parles ne fait que séparer différentes longueurs d'onde qui sont déjà présentes dans la lumière initiale. On parle d'harmonique lorsqu'un système non linéaire fait apparaître de nouvelles longueurs d'onde.

Concrètement en optique quand on polarise un laser de couleur rouge sur un matériel non linéaire, cela envoi en sorti plusieurs couleurs un peu comme un halo?

Heu... pourquoi tu dis "on polarise" ? Tu veux dire "on envoie" ? Si oui, alors en effet il ressort plusieurs "couleurs" (même si certaines ne sont pas dans le visible mais brefle), mais pas spécialement "comme un halo" (je ne comprends pas ce que tu veux dire par là, en fait)...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Rhedae]

En effet je parlai plutôt de dispersion . Et pour les fréquences en sortie, elle sont toujours des valeurs entières genre doublement de fréquence ?

[deep_turtle]

Non. Par exemple en éclairant un milieu non linéaire avec une lumière de fréquence f1 et une autre de fréquence f2, on peut avoir en sortie une lumière de fréquence f1+f2. Dans certains milieux on peut faire ça avec 3 ondes incidentes aussi...

[mach3]

Par exemple en éclairant un milieu non linéaire avec une lumière de fréquence f1 et une autre de fréquence f2, on peut avoir en sortie une lumière de fréquence f1+f2.

donc en gros les fréquences de sorties sont des combinaisons linéaires des fréquences d'entrée.

curieux pour un système non linéaire

m@ch3

[deep_turtle]

Voui...

Je réponds, juste au cas où c'est une vraie question : quand on envoie un signal constitué de 2 sinusoïdes de fréquences f1 et f2 à l'entrée d'un système linéaire, il ressort un signal constitué de 2 sinusoïdes à ces mêmes fréquences, et c'est tout. Pour un système non-linéaires, il ressort un signal comportant aussi d'autres fréquences.

[Rhedae]

Salut

Merci pour les réponses, mais j'aimerai savoir concrètement si les harmoniques étaient régis pas une règle mathématique par rapport à la fréquence émise en amont . Si j'émettais dans le spectre de la lumière rouge est-ce que j'obtiendrais dans le cas d'un seul harmonique une fréquence situé dans la couleur opposée sur le cercle chromatique par exemple ?

[mach3]

non, et tu peux le déduire toi même :

http://fr.wikipedia.org/wiki/Couleur#Tableau_de_teintes

les harmoniques (phénomènes purement physique) n'ont pas de lien avec les couleurs complémentaires (phénomène dû à la physiologie de l'oeil humain).

m@ch3

[Rhedae]

Pourtant les complémentaires (les inverses sur la base rvb) correspondent à la couleur absorbée par la matière (l'interaction quantique), c'est donc un phénomène physique aussi, enfin c'est ce que je crois .

[mach3]

Pourtant les complémentaires (les inverses sur la base rvb) correspondent à la couleur absorbée par la matière (l'interaction quantique), c'est donc un phénomène physique aussi

l'absorption d'une longueur d'onde est physique, mais la couleur que l'ont voit est due à une particularité physiologique.

Par exemple, il y a plein de jaunes différents (en termes de spectres) que l'oeil verra comme un seul et unique jaune. On peut par exemple en équilibrant finement les composante rouges et vertes obtenir le même jaune que la raie monochromatique du sodium, l'oeil n'y verra que du feu (sauf si on fait attention à la couleur des objets éclairés par cette lumière, c'est un autre débat) alors que la lumière sera totalement différente .

Par ailleurs encore pour te montrer l'absence de lien entre les deux, le magenta, complémentaire du vert n'est pas présent sur le spectre lumineux, parce qu'il est en fait fait de rouge et de bleu/violet.

Et encore un exemple, certaines harmoniques (la plupart en fait) seront en dehors du spectre visible, comment donc faire le lien avec les couleurs complémentaires??

Les histoires de couleurs complémentaires sont uniquement due à notre physiologie : au fond de l'oeil on a des cellules spécialisées dans la luminosité, des cellules spécialisées dans le rouge, des cellules spécialisées dans le vert et des cellules spécialisées dans le bleu/violet (les domaines de sensibilité respectifs se recouvrant pour avoir le spectre visible complet).

m@ch3

[Rhedae]

Salut,

l'absorption d'une longueur d'onde est physique, mais la couleur que l'ont voit est due à une particularité physiologique.

Mais quand Newton, Young et Maxwell s'appercoivent que la lumière blanche peut être décrite par synthèse par rapport au cercle chromatique , puis à partir du RVB , ou reduite à deux complémentaires on est encore dans le domaine de la physiologie ou dans le domaine d'une mecanique intrinsèques des ondes en général?

Par exemple en musique si je joue un harmonique sur ma guitare, j'aurai une espèce de synthèse de l'onde potentielle que peut émettre cette guitare .Une signature tonale bien particulière qui se reproduira à chaque note .. Es ce que pour les harmoniques de lumière il s'agit aussi d'une signature "tonale" de l'objet étudié ?

[mach3]

Mais quand Newton, Young et Maxwell s'appercoivent que la lumière blanche peut être décrite par synthèse par rapport au cercle chromatique , puis à partir du RVB , ou reduite à deux complémentaires on est encore dans le domaine de la physiologie ou dans le domaine d'une mecanique intrinsèques des ondes en général?

non, c'est strictement dû à la structure et à la façon dont notre oeil réagi aux différentes longueur d'onde.

Admettons que j'envoie du monochromatique jaune (une sinusoïde pure) vers l'oeil, cela excitera les cellules spécialisées dans le rouge et les celles spécialisées dans le vert dans un ratio spécifique (c'est ce qui correspond à la teinte) et pas celles spécialisées dans le bleu.
Mais je peux obtenir la même teinte en envoyant un mélange de rouge et de vert : les cellules vont être excitées dans le même ratio. Ces deux lumières sont différentes pour un spectromètre, mais pas pour l'oeil, qui y verra la même teinte, parce qu'il retrouve le même ratio rouge/vert/bleu.

Le mécanisme d'absorption/émission de longueur d'onde différentes est bien physique mais son interprétation en terme de couleur ne l'est pas.

Quand un objet est vert, on dit qu'il absorbe le rouge et le bleu, soit, mais c'est pas très physique. On devrait dire qu'il absorbe des longueurs d'onde de façon à ce que le ratio R/V/B perçu par notre oeil correspond à la teinte verte, et il y a plein de façon différentes d'absorber (différent spectres) qui donneront cette même teinte pour notre oeil.

Es ce que pour les harmoniques de lumière il s'agit aussi d'une signature "tonale" de l'objet étudié ?

oui et non, il y a un peu de ça. Sur un instrument donné, les rapports entre les différentes harmoniques sont constant quelle que soit la note jouée me semble-t-il (c'est ce qui fait la spécificité d'un instrument, le timbre il me semble). Je ne suis absolument pas sur que ce soit la même chose pour un matériau et la lumière : l'amplitude des harmoniques générés risque d'être lié à la fréquence de l'onde incidente (il suffit en fait que le matériau absorbe par hasard dans la région de telle harmonique...).

m@ch3