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Piège à photons



  1. #1
    alaink

    Piège à photons

    Bonjour,
    suite à la lectures de quelques articles sur des méta-matériaux qui permettent de réaliser ce qui s'approche le plus de miroirs parfaits à certaines incidences, je me posais la question suivante:
    Est-il théoriquement possible de concevoir un "piège à photon" composés de miroirs supposés parfaits, dans lequel tout rayon incident se trouve "capturé" dans une suite infinie de réflexions? On suppose que la réflexion sur les miroirs n'absorbe aucun photon.
    Y-a-t-il une loi physique ou mathématique qui l'interdise?
    Je me dis que le rayon, au bout d'un certain nombre de réflexions doit obligatoirement sortir par là où il est entré, mais je n'arrive pas à le prouver, ou même à prouver l'inverse.

    On arrive à identifier facilement des trajectoires de rayon complètement enfermées entre 2, 3 ou plus de miroirs, mais il n'y a pas de "point d'entrée", ça veut dire que la lumière provient toujours de l'intérieur du "piège", jamais de l'extérieur.

    Quelqu'un a des pistes?

    -----


  2. Publicité
  3. #2
    LPFR

    Re : Piège à photons

    Bonjour.
    Avec des miroirs plats infinis c'est évident.
    Avec des miroirs courbes il est peut-être possible de modifier le schéma de réflexions précèdent pour que les rayons tendent à devenir perpendiculaires eu même temps que les miroirs tendent à être parallèles. Mais je ne suis pas sur cela soit possible.

    Quand j'étais étudiant, un prof m'avait dit qui est possible, avec un gradient d'indice de réfraction adéquat (plus fort au centre et diminuant vers l'extérieur) qu'un rayon décrive une spirale vers le centre, sans jamais sortir.

    Évidemment, on se pose la question avec un montage fini, et sans absorption, de ce que devient la densité d'énergie, qui augmenterait sans cesse. Mais, est que cela pose un problème? On pourrait dire la même chose d'un condensateur qui se charge.
    Au revoir.

  4. #3
    calculair

    Re : Piège à photons

    Bonjour,

    Je ne sais si un piege de dimension finie est possible d'aprés le principe du retour du chemin inverse pour la lumière.
    Cela semble l'interterdire.

  5. #4
    LPFR

    Re : Piège à photons

    Bonjour Calculair.
    Si on arrivait à faire un paire de miroirs avec des pentes telles que la lumière ferait une parcours du genre sin(1/x) (mais avec des droites, bien sûr). Dans lequel les rayons se réfléchissent de plus en plus perpendiculairement.
    Dans ce cas, le principe du chemin inverse est respecté pour n'importe quel point de la trajectoire. Il n'empêche que la trajectoire est infinie.
    Je n'ai pas calculé la courbe à donner aux miroirs, mais je ne vois pas d'impossibilité à priori.
    Cordialement,

  6. #5
    calculair

    Re : Piège à photons

    Bonjour LPFR,

    J'ai du mal à m'imaginer ton miroir.

    Si un tel miroir, est faisable, il aurait sans doute une application dans la conception des lasers.

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

    Re : Piège à photons

    Re.
    Je n'ai pas inventé un tel objet. Je l'ai vu dans des dessins d'appareils d'optique, pour absorber les rayons dont on ne voulait plus. Ils étaient peints en noir, évidemment. Je ne sais pas si on arrive à faire en théorie une trajectoire infinie.
    Imaginez un miroir plat et en dessous un miroir convexe. Le rayon se réfléchit en premier sur le miroir plat
    -puis sur le miroir convexe qui le redresse un peu (le rend plus perpendiculaire au miroir plat), puis à nouveau sur le miroir plat.
    -puis sur le miroir convexe qui le redresse un peu (mais moins), puis à nouveau sur le miroir plat.
    -puis sur le miroir convexe qui le redresse un peu (mais moins), puis à nouveau sur le miroir plat.
    -etc.
    Et je ne vois pas à quoi pourrait servir un tel objet, mis à par pour faire des corps noirs.
    A+

  9. Publicité
  10. #7
    calculair

    Re : Piège à photons

    En effet, il semble que cela piege les photons.

    Si les surfaces sont reflechissantes, on pourrait alors imaginer une sur intensité lumineuse dans la cavité constituée par les 2 miroirs.... d'ou l'utilisation possible dans des systèmes lasers.

    Mais peut être il existe un chemin, aprés de multiples reflexions, pour que le rayon ressorte par le chemin d'entrée... je ne sais repondre à cette question.

    Enfin , mais, cela abandonne les trajectoires rectilignes, la diffraction provoquera une fuite, mais cela n'est pas à evoquer dans notre raisonnement

  11. #8
    LPFR

    Re : Piège à photons

    Citation Envoyé par calculair Voir le message
    Enfin , mais, cela abandonne les trajectoires rectilignes, la diffraction provoquera une fuite, mais cela n'est pas à evoquer dans notre raisonnement
    Re.
    Oui. Bien sûr. Ce n'est qu'un problème théorique d'optique géométrique. Un amusement.
    A+

  12. #9
    invite34596000666

    Re : Piège à photons

    Ce sont les expériences du groupe de S. Haroche

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