Section efficace d'un rayonnement EM

[Floris]

Bonjours, je désirerais savoir si la section efficace d'un rayonnement est directement liée à sa longueur d'onde.

Plus précisément je voudrais savoir si pour une longueur d'onde bien précise, correspond une section efficace dont celle ci reste invariante selon l'état de la source du moment que les longueurs d'onde ne varient pas.

Inversement, si la section efficace ne dépend pas uniquement de la longueur d'onde mais aussi des propriétés de la source, quel paramètre entre en jeux ?

Pour être plus claire, admettons que la section efficace ne dépende pas uniquement de la longueurs d'onde de la radiation, mais aussi des propriété de la source, je pourrais très bien avoir deux sources émettant la même longueurs d'onde, mais dont les sections efficace ne sont pas identiques, ces est t'il possible?

Merci à vous.
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[Jeanpaul]

Il faudrait d'abord dire de quel genre de section efficace on parle : absorption, diffusion... ?
La définition d'une section efficace (par molécule ou atome du milieu) est :
dI/I = sigma * N * dl
où I est l'intensité incidente et dI l'intensité absorbée (ou diffusée, c'est selon) sur une épaisseur dl, sachant que la concentration en atomes (molécules, ions, c'est selon) est N espèces par unité de volume.
sigma est alors une surface (facile à voir)
sigma va dépendre en général de la longueur d'onde (d'où les couleurs des corps) et parfois d'autres paramètres :
- polarisation (dichroïsme)
- intensité du rayonnement (absorption à 2 photons par exemple)
- champ magnétique ou électrique, etc...

[zoup1]

Je suis loin d'être un expert en section efficace, mais il me semble que la section efficace décrit une interaction entre un flux entrant et une cible.
Si ton flux entrant est un rayonnement électromagnétique, ce qui va caractériser ce rayonnement c'est sa fréquence et son intensité. On pour être plus précis son spectre de puissance. Peu importe la façon dont il est produit (peu importe la source)...

Donc si le processus étudié dépend de la fréquence la section efficace en dépendra. Si le processus étudié dépend de l'intensité, la section efficace en dépendra (processus non linéaire).

La source elle-même n'intervient pas en tant que telle mais au travers des caractéristiques du rayonnement qu'elle emet (ses caractérisques spectrales).

[Floris]

Bonsoir, merci beaucoup à vous deux pour ces interventions. Il y une chose qui me tourmente. En fait je parle justement de la largeur minimale que pourrait avoir un rayonement de faisseau de rayonement EM de fréquences donné. Un cas concret, si je cherche à construire un faisseau lazer dont le diamètre sera le plus fin possible en excuant bien sur toutes les contraintes techniques.

Merci encore.
@+
flo

[A voir en vidéo sur Futura]

[yahou]

Tu peux a priori fixer le diamètre de ton faisceau laser librement, il suffit pour cela de disposer d'un trou de la taille correspondante. Seulement, plus le diamètre du faisceau est faible (devant la longueur d'onde), plus le faisceau est divergent. Si bien qu'un faisceau trop fin est en pratique inutilisable il ne reste pas fin sur une distance suffisante pour pouvoir s'en servir.

[zoup1]

La taille minimale d'un faisceau gaussien c'est ce que l'on appelle le waist ou cercle de gorge. Elle est reliée à la divergence du faisceau par la relation : où est la longueur d'onde du faisceau...

[Floris]

Salut, merci bien pour ces informations précises. Ainsi si je comprend bien, ormit les contraintes techniques ainsi que la difraction, il n'y a aucune section efficase apropriè a une logueurs d'onde. Je veux dire par là que théoriquement, rien ne m'empaiche ormit la diffraction, d'obtenir un faisseau très fin même si ma logueurs d'onde est plus grande que le diamètre de ma section. Cela est t'il corect?

Merci encore

[Floris]

Ainsi si je comprend bien, ormit les contraintes techniques ainsi que la difraction, il n'y a aucune section efficase apropriè a une logueurs d'onde. Je veux dire par là que théoriquement, rien ne m'empaiche ormit la diffraction, d'obtenir un faisseau très fin même si ma logueurs d'onde est plus grande que le diamètre de ma section. Cela est t'il corect?

Merci encore

[zoup1]

Non, dès que la taille du waist devient de l'ordre de la longueur d'onde, la divergence devient de l'ordre de 1. Tu n'a tout simplement plus de faisceau...

[Floris]

Merci zoup, ceci signifie que le rayonement n'existe plus en temp que tel, ou qu'il est très dispersé? Désolé si ma question est idiote!
Merci

[zoup1]

Je ne sais pas exactement mais je pense que ce que cela signifie précisément c'est que le traitement en terme de faisceau n'a plus de sens et que l'expression de la divergence fournie plus haut n'a plus de sens non plus.

En pratique cela veut dire que tu ne pouras pas faire même localement un faisceau qui soit inférieur en largeur à sa longueur d'onde. Pour être plus précis, il faudrait définir précisément ce que signifie sa largeur...

[Floris]

Ah merci beaucoup, c'est bien ce que je me doutais, il en est de même pour le fonctionement des grilles de micro ondes, ou le diamètre des trous corespond à la logueurs d'onde du rayonement n'es pas?

Ainsi, il serai impossible de faire un faisseau de quelques centimetres de diamètres si ma logueurs d'onde est de l'ordre du mettre. Cela explique en partie la théorie des antennes de transmissions. Esque je fait éreur?

Merci encore.
je te souhaite un bon week and.
@+
flo

[zoup1]

Ah merci beaucoup, c'est bien ce que je me doutais, il en est de même pour le fonctionement des grilles de micro ondes, ou le diamètre des trous corespond à la logueurs d'onde du rayonement n'es pas?

Ainsi, il serai impossible de faire un faisseau de quelques centimetres de diamètres si ma logueurs d'onde est de l'ordre du mettre. Cela explique en partie la théorie des antennes de transmissions. Esque je fait éreur?

Merci encore.
je te souhaite un bon week and.
@+
flo

Je n'en sais rien...

[invite3f2dff78]

Salut, merci bien pour ces informations précises. Ainsi si je comprend bien, ormit les contraintes techniques ainsi que la difraction, il n'y a aucune section efficase apropriè a une logueurs d'onde. Je veux dire par là que théoriquement, rien ne m'empaiche ormit la diffraction, d'obtenir un faisseau très fin même si ma logueurs d'onde est plus grande que le diamètre de ma section. Cela est t'il corect?

Merci encore

Salut flo,

Que veux-tu dire par faisceau ? Car si ce terme est parfaitement approprie aux ondes très courtes, ( de l’ordre de qq centimètres ) pour les fréquences plus basses on parle de « lobes de rayonnement » Celui-ci est principalement dépendent de la forme des aériens. En FM le spectre des fréquences allouées est dans des longueurs d’ondes de l’ordre de 3 mètres. Difficile dans ces conditions d’obtenir un « faisceau » très étroit.

[Floris]

Bonjour Agel, oui efectivement, justement, ceci est donc relier à ce que je disait dans mon message précédent. Il est impossible même théoriquement d'obtenir un faisseau très fin avec une grande logueurs d'onde n'es pas?

De même, au risque de paraitre idiot ce qui est hélas le cas, comment explique t'on cette diffraction selon la largeur de la fente. C'est bien le modèle ondulatoire qui permet de le décrire, mais je ne vois pas comment l'expliquer.
Merci encore

[zoup1]

Je pense que le plus simple pour comprendre la diffrication est de comprendre au préalable le princie de Huygens. Huygens voyait les ondes (planes par exemples) comme une multitude d'ondes sphériques qui se superposent. ON peut montrer mathématiquement que cette représentation des ondes est tout à fait correcte. Si tu mets une infinité d'ondes sphériques qui oscillent en phase sur une même droite de l'espace, tu va obtenir une onde plane avec une direction de propagation perpendiculaire à la ligne (ce qu'on appelle le front d'onde).
Maintenant si tu limites cette ligne, au lieu qu'elle soit infini elle est finie, alors la superposition des ondes sphériques ne donne plus une onde plane mais quelque chose
qui devient d'autant plus sphérique que la ligne est courte.... C'est la diffraction...

Ce que je raconte est évidemment très schématique, mais je ne sais pas très bien comment faire plus précis sans rentrer dans des calculs..

[Floris]

Salut, merci pour cette intervention, je ne suis pas certain de bien tout cerner de par le fait que je suis légerement len d'esprit.
Si je comprend bien, c'est le même principe qu'avec une oscilation sur l'eau non? Si je crée une oscilation sur l'eau, plus ma fente est petite, plus la diffraction sera importante de par le fait que l'onde sphérique est toujours conservé mais se disperce plus vite. Désolé si je m'exprime mal. Ce que je me demande, c'est si j'ai un faisseau lazer qui est donc sensé ne pas étre une onde sphérique, je peut toujours faire l'expérience, et je constaterai d'après mes connaissances, cette diffraction. Je pourrai en faire de même avec un faisseau d'électron n'es pas?
Esque je fait éreur?
Merci encore
@+
flo

[zoup1]

Oui, c'est la même chose qui se produit pour toutes les ondes, que ce soit des ondes électromagnétiques ou des ondes de surface... Pour les faisceau d'électron c'est également la même chose qui se produit mais avec la fonction d'onde de l'électron, c'est à dire avec l'objet qui décrit la probabilté de trouver l'électron en un point de l'espace à un moment donné.

[Floris]

Merci zoup1 pour tes précisions, je profite de ce petit break pour poser encore quelques questions. Cette fameuse diffraction, ne s'expliquerais t'elle pas par l'intégral de chemain? J'ai comme l'impression que cela se rejoint? Je fais éreur?
@+
flo

[zoup1]

Salut Floris,

ne le prends pas mal, mais comme tu as l'habitude de ponctuer tes messages de c'est corect? ou de Je fais éreur?

Sache que l'écriture correcte est :
C'est correct ?
Je fais erreur ?

Pour le reste, je ne vois pas très bien ce que tu veux dire avec cette histoire d'intégrale de chemin, essaye un peu de préciser !!

[invite3f2dff78]

Bonjour Agel, oui efectivement, justement, ceci est donc relier à ce que je disait dans mon message précédent. Il est impossible même théoriquement d'obtenir un faisseau très fin avec une grande logueurs d'onde n'es pas?

De même, au risque de paraitre idiot ce qui est hélas le cas, comment explique t'on cette diffraction selon la largeur de la fente. C'est bien le modèle ondulatoire qui permet de le décrire, mais je ne vois pas comment l'expliquer.
Merci encore

Une onde a des dimensions physiques perpendiculaires au sens de son déplacement, qui sont du même ordre de grandeur que la longueur d’onde.

Alors pour te donner un exemple, ce n’est pas parce que une sourit est passée par un trou, que tu réussiras à y faire entrer un éléphant. Si toute fois tu t’entête, et avec pas mal d’efforts tu réussiras peut être à réfracter et disperser l’éléphant en miettes.