Hoh mirroir, gentil mirroir...

[inviteede6f437]

Bonjours à tous, cher physiciens (ou presque)

Un mirroir est une surface ''lisse'' qui réfléchis la lumière, dit-on...
Mais un mirroir est composé de matières, de verre ainsi que d'aluminium, je crois.

Un photon absorbé par un atome ne doit-il pas être ''réemis'' avec une énergie moin faible ou égual à celle avant ? Alors ma question est la suivante:

Pourquoi un mirroir réflète-il la lumière ''parfaitement'' ? (Comment ?)

PS: Ne m'envoyez pas un truc du genre:
-'' Sa surface est lisse''
Ou:
-''L'onde est réfléchis'' (Parce qu'un mur aussi la réfléchie, mais pas ''parfaitement'')
Ou bien encore moin:
-''Il réfléchis ''mieu'' que d'autre matériaux, puisque n'importe qu'elle objet réfléchis''

Merci
-----

[Jackyzgood]

Un photon absorbé par un atome ne doit-il pas être ''réemis'' avec une énergie moin faible ou égual à celle avant ?

Moins faible ? Donc plus importante ? Toi aussi tu cherche un mouvement perpétuel ?

En fait il faut imaginer que si un photon est absorbé par un atome, alors un de ses électrons va changer d'orbitale et passer d'un potentiel initial : Pi, a un potentiel final : Pf. Mais quand cet électron va revenir a son orbitale de départ il va passer de Pf a Pi, même différence de potentiel => même énergie.

Mais il se peut également que l'électron en question passe par une (ou plus) orbitale intermédiaire, il va donc emmètre 2 photons (ou plus) d'énergie plus faible mais dont la somme est égale a l'énergie qu'il a reçu. Si les photons ont moins d'énergie alors il se trouve dans l'infra rouge ou en dessous. Donc un miroir chauffe !

Pour ce qui est de la réflexion globale il faut regarder la :

http://pics.imagup.com/member/1251793672_huygens.gif

J'ai pas trouvé mieux comme image, mais quand une onde arrive sur une surface chaque point de cette surface va agir comme une antenne et la résultante (dans le cas de notre miroir) est une onde réfléchi avec le même angle que celui d'arrivé.

[inviteede6f437]

D'accord. Donc,

Guidez-moi: Un mirroir réfléchis les photons et dans cette ''réflexion'' les photons en ''ressorte'' avec moin d'energie que losrqu'ils ont ''entré'' ? Donc leurs fréquence est plus longue toujours ?

Merci !

[f6bes]

Bjr à toi,
Un miroir n'est pas parfait.
Donc sur un ensemble de photons arrivant sur le miroir, certains seront absorbés, "ils entrent" , d'autres sont "réfléchis". (n'entrent pas)
C'est pas leur fréquence qui sera en jeu, mais leur nombre.Ce qui ne modifie en rien leur longeur d'onde.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Bonjour.
Jackyzgood a raison.
La réflexion par des surfaces métalliques n'a strictement rien à voir (je répète: rien à voir) avec l'absorption et la réémission de photons.

Ce sont les courants induits par l'onde incidente qui remettent une onde électromagnétique de même fréquence, même polarisation et phase opposée.

Les conducteurs réels ne réémettent pas toute l'a puissance qu'ils reçoivent. Une partie est perdue par effet Joule (RI²) dans le métal. L'aluminium réfléchit 94% de la puissance reçue.

Et si la puissance réfléchie et plus faible ce qui change n'est pas la fréquence des photons, mais leur nombre.
Au revoir.

[invite21348749873]

Bonjour.
Jackyzgood a raison.
La réflexion par des surfaces métalliques n'a strictement rien à voir (je répète: rien à voir) avec l'absorption et la réémission de photons.

Ce sont les courants induits par l'onde incidente qui remettent une onde électromagnétique de même fréquence, même polarisation et phase opposée.

Les conducteurs réels ne réémettent pas toute l'a puissance qu'ils reçoivent. Une partie est perdue par effet Joule (RI²) dans le métal. L'aluminium réfléchit 94% de la puissance reçue.

Et si la puissance réfléchie et plus faible ce qui change n'est pas la fréquence des photons, mais leur nombre.
Au revoir.

Bonjour
L'onde réflechie electromagnétique peut etre considérée comme un flux de photons, me semble-t-il.

[LPFR]

Bonjour
L'onde réflechie electromagnétique peut etre considérée comme un flux de photons, me semble-t-il.

Re.
Une onde EM peut toujours être considérée comme un flux de photons.
Mais, de même qu'expliquer l'effet photoélectrique avec le modèle ondulatoire est "difficile", expliquer la réflexion avec le modèle de particules est tout autant difficile.

Le problème est que dans l'enseignement actuel on semble avoir choisi le "tout photon", ce qui pose des problèmes pour expliquer certaines manips. Par exemple, pour expliquer la diffraction, on est obligé de considérer des photons avec des longueurs d'onde ce qui est simplement une connerie.
A+

[predigny]

Bonjour
L'onde réflechie electromagnétique peut etre considérée comme un flux de photons, me semble-t-il.

Bonjour,
On ne peut pas séparer l'aspect corpusculaire du photon de son aspect ondulatoire. Un métal est vue par le photon comme une mer d'électrons et son aspect quantique s'y noie un peu, même s'il faut une énergie minimum (donc quantifiée) pour arracher un électron au métal (effet photo électrique). Il est certainement possible de retrouver les lois de la réflexion en raisonnant "photons et effets quantiques" mais ça doit être infiniment plus complexe qu'en raisonnant "champs électromagnétique".

[Jackyzgood]

Bonjour.
Jackyzgood a raison.
La réflexion par des surfaces métalliques n'a strictement rien à voir (je répète: rien à voir) avec l'absorption et la réémission de photons.

Ils ne sont pas absorbé ? Je ne savais pas qu'un miroir était transparent...

Même dans l'air qui est un milieu transparent, ils sont absorbé et réémis, chaque point agit comme une antenne et du fait de ce phénomène la lumière a une vitesse sensiblement plus faible que dans le vide. S'il n'y a pas d'interaction alors la vitesse de la lumière est exactement c.

De plus s'il n'y avait pas d'absorption ni de réémission l'effet Raman n'existerais pas.

[LPFR]

Bonjour Jackyzgood.
Dans l'effet Ramman les photons ne sont pas absorbés puis réémis (à moins que vous considériez que l'absorption dans un état d'énergie virtuel c'est une vrai absorption). Ils sont diffusés parfois avec une perte d'énergie qui est transformé en énergie de vibration ou de rotation des molécules. Mais ceci n'arrive que pour un photon sur 1 à 10 millions.

Dans les diélectriques, il n'y a pas d'absorption plus émission (la phase serait perdue de toute façon).

Dans les diélectriques, le champ électrique de l'onde crée un dipôle oscillant (et pour ceci une partie de l'énergie est bien utilisée) et ce dipôle oscillant (à la même fréquence avec un déphasage par rapport à l'onde incidente) réémet une onde de même fréquence, de petite amplitude et avec un retard de phase par rapport à l'onde incidente. C'est l'addition des toutes ces ondes réémisses avec l'onde incidente qui donne une onde en retard de phase avec l'onde incidente et qui se traduit par une vitesse de propagation plus faible.

Ceci je ne l'ai pas inventé. C'est l'explication du Feynman.

Mais tout ceci ne peut pas s'expliquer (du moins pas facilement) avec un modèle de particule.
Cordialement,

[Jackyzgood]

Bonjour Jackyzgood.
Dans l'effet Ramman les photons ne sont pas absorbés puis réémis (à moins que vous considériez que l'absorption dans un état d'énergie virtuel c'est une vrai absorption). Ils sont diffusés parfois avec une perte d'énergie qui est transformé en énergie de vibration ou de rotation des molécules.

Avec une perte d'énergie. Elle a donc été absorbé par les molécules, elle ne s'est pas évaporé.

Mais ceci n'arrive que pour un photon sur 1 à 10 millions.

1 photon sur 1, autant dire tous. Mais je suis d'accord avec le fait que certain matériaux sont surement moins sensible a ce phénomène, d'où le 1 photon sur 10 millions.

Dans les diélectriques, il n'y a pas d'absorption plus émission (la phase serait perdue de toute façon).

Dans les diélectriques, le champ électrique de l'onde crée un dipôle oscillant (et pour ceci une partie de l'énergie est bien utilisée) et ce dipôle oscillant (à la même fréquence avec un déphasage par rapport à l'onde incidente) réémet une onde de même fréquence, de petite amplitude et avec un retard de phase par rapport à l'onde incidente. C'est l'addition des toutes ces ondes réémisses avec l'onde incidente qui donne une onde en retard de phase avec l'onde incidente et qui se traduit par une vitesse de propagation plus faible.

Ceci je ne l'ai pas inventé. C'est l'explication du Feynman.

Mais tout ceci ne peut pas s'expliquer (du moins pas facilement) avec un modèle de particule.
Cordialement,

Entièrement d'accord, ce que je n'ai pas précisé c'est qu'évidemment tous les photons ne seront pas absorbé par une seule molécule, certain auront un parcours libre d'obstacle. L'image que j'ai fournis dans mon premier post montre bien que c'est la somme des réémissions (il y a donc eu absorption avant) qu'il faut prendre en compte pour voir apparaitre le front d'onde. De plus cette image explique également le phénomène de réfraction.

[invite21348749873]

Re.
Une onde EM peut toujours être considérée comme un flux de photons.
Mais, de même qu'expliquer l'effet photoélectrique avec le modèle ondulatoire est "difficile", expliquer la réflexion avec le modèle de particules est tout autant difficile.

Le problème est que dans l'enseignement actuel on semble avoir choisi le "tout photon", ce qui pose des problèmes pour expliquer certaines manips. Par exemple, pour expliquer la diffraction, on est obligé de considérer des photons avec des longueurs d'onde ce qui est simplement une connerie.
A+

La longueur d'onde d'une particule m'a toujours semblé etre une énigme, à défaut de connerie.Ca paraissait plus évident à De Broglie.
Mais je suis d'accord pour raisonner en terme d'ondes pour la réflexion sur les métaux; c'est d'ailleurs ce que fait Feynman dans son cours.
En fait, comme nous ne savons pas tres exactement ce qu'est la lumière, chacun peut dire la sienne, avec une part de vérité.

[triall]

Bonjour , j'ai bien lu les différents messages, mais personne ne parle de l'effet de recul , même sur les surfaces métalliques .Qu'en est-il ?
Si j'ai bien compris, la reflexion n'est pas la même sur une flaque d'eau que sur un conducteur ! Mais pas d'absorbtion, pas d'émission dans les 2 cas d'après LPFR et Feynman avec le shéma onde? Quand y a-t-il absorption + émission alors ? Il semblerait qu 'il y ait 2 interprétations, une corpusculaire , et une ondulatoire...
Qui peut parler de la réflexion sur de l'eau ?
Merci.

[inviteede6f437]

ReBonjours, vos messages sont très pertinents,

La question de triall est pertinente. De plus:
S'il n'y à pas réfléxion, ni réemission,

Pourquoi (comment) le photon est-il réfléchis (quantiquement) sur un mirroir ? Sans dire que c'est la nature ondulatoire qui fait ça...

Merci !

[Jackyzgood]

Je suis d'avis de dire qu'a partir du moment ou il y a un milieu matériel, il y a interaction. Absorption, réémission ...

Pour ce qui est de la réflexion de l'eau, il faut regarder l'image que j'ai mise dans mon premier post.

On y voit un front d'onde arrivant sur une interface et chaque point de l'interface va agir comme une antenne est réémètre ce qu'il a absorbé. L'image est incomplète car chaque point va émettre un onde sphérique. Mais comme l'a dit LPFR il y a un déphasage. De ce fait des zones d'interférences apparaissent (constructive et destructive).

Dans un milieu homogène les zones d'interférences constructive se trouve a l'avant du front d'onde, et les zones d'interférences destructives a l'arrière. Le front d'onde avance.

Dans un milieu hétérogène, cas d'une interface air-eau, comme les caractéristique ne sont pas les mêmes, le déphasage en particulier, les zones d'interférences ne seront plus aux mêmes endroits. Au niveau de l'interface le front d'onde va alors changé de direction.

Dans le cas d'une réflexion, on a simplement un angle suffisamment grand pour que l'interférence constructive soit au dessus de l'eau, de ce fait le front d'onde sera réfléchi.

Le cas d'une réflexion totale est assez intéressant car dans certaines conditions on peut observé ce qu'on appel une onde évanescente. Prenons un morceau de verre a l'intérieur duquel on envoie un faisceau laser de manière a obtenir une réflexion totale sur une des parois intérieur. Si maintenant a l'endroit de la réflexion totale on place a proximité de la paroi extérieur un autre morceau de verre, en laissant une fine lame d'air entre les 2, on y verra apparaitre une partie de notre laser comme s'il n'y avait pas eu de coupure.

[Rhedae]

Le problème est que dans l'enseignement actuel on semble avoir choisi le "tout photon", ce qui pose des problèmes pour expliquer certaines manips. Par exemple, pour expliquer la diffraction, on est obligé de considérer des photons avec des longueurs d'onde ce qui est simplement une connerie.

Je vois pas en quoi cela pose problème.

[inviteede6f437]

Merci Jackyzgood

[inviteede6f437]

Pour continuer la discution:

Dans l'air, le photon est absorbé puis réémis. Mais alors pourquoi est-il réémis parallèlement à son ''ancienne'' trajectoire... et non réemis aléatoirement ?

Ce qui nous conduit à cette question: Sur un miroir, le photon qui entre en interaction avec les électrons du miroir ne devraient-ils pas être réemis dans une direction aléatoire ?
Merci !

[f6bes]

Pour continuer la discution:

Dans l'air, le photon est absorbé puis réémis. Mais alors pourquoi est-il réémis parallèlement à son ''ancienne'' trajectoire... et non réemis aléatoirement ?

Ce qui nous conduit à cette question: Sur un miroir, le photon qui entre en interaction avec les électrons du miroir ne devraient-ils pas être réemis dans une direction aléatoire ?
Merci !

Bjr à toi,
Reste à savoir SI tous les photons sont EFFECTIVEMENT absorbés (et donc réémis).
J'en doute un peu.
De plus comme tu le soulignes "l'intéraction" avec l'air fait elle qu'il soit réémis dans la MEME direction en "sortie" qu'en "entrant".
Pour moi je pense qu'ils sont réémis aléatoirement (diffraction), ce qui a pour effet de modifier la "forme" originelle.
Bonne journée

[LPFR]

Pour continuer la discution:

Dans l'air, le photon est absorbé puis réémis. Mais alors pourquoi est-il réémis parallèlement à son ''ancienne'' trajectoire... et non réemis aléatoirement ?

Ce qui nous conduit à cette question: Sur un miroir, le photon qui entre en interaction avec les électrons du miroir ne devraient-ils pas être réemis dans une direction aléatoire ?
Merci !

Bonjour.
L'électrodynamique quantique utilise des "photons" (entre guillemets) qui ne sont pas des particules classiques (comme les photons d'Einstein dans l'effet photoélectrique) mais plutôt des "ondicules". Ce sont des particules qui transportent la racine carrée de la probabilité de les trouver, qui ont une longueur d'onde et une phase. Ils s'additionnent en tenant compte de la phase. Ils subissent des absorptions virtuelles et des réémissions tout autant virtuelles tout en conservant la phase. De plus elles parcourent tous les chemins possibles et subissent toutes les absorptions, transformations, etc, possibles à tous les endroits possibles. Et miracle, ça fonctionne!

Mais si on essaye donner les mêmes explications avec des particules classiques, comme le veut la mode actuelle de l'enseignement du "tout photon", la seule chose que l'on obtient ce sont des pâtés de boue.

Pour expliquer des phénomènes ondulatoires il faut utiliser un modèle ondulatoire, et pour expliquer de phénomènes quantiques on utilise le modèle photon.

C'est cela que fait Feynman, un des pères de l'électrodynamique quantique, dans ces livres. Il ne tente pas d'expliquer la réflexion ou la réfraction d'ondes en utilisant un modèle quantique. Il utilise le bon vieil électromagnétisme classique.

Je suis peut-être mauvaise langue, mais je pense que les enseignants qui expliquent la réflexion de la lumière sur un métal avec des photons, ne se sont pas posé les questions que vous vous posez.
Au revoir.

[inviteede6f437]

F6bes: Merci beaucoup, Il est vrai qu'ainsi c'est compréhensible.

LPFR: Merci, mais... Devrais-je comprendre que si un miroir réfléchie, c'est pas ''chance'' ? En espérant que vous comprenez la signification de ''chance''

Merci vraiment !

[LPFR]

Bonjour.
Oui. C'est le résultat d'additionner (correctement) toutes les possibilités. De plus, ce que l'on additionne c'est des probabilités de trouver le "photon".
Au revoir.

[inviteede6f437]

Merci beaucoup !

C'est beaucoup plus claire maintenant

[invite46ba2680]

lorsque le photons rencontre le miroir est-il absorber par un photon?

[Arapède]

Bonsoir,

lorsque le photons rencontre le miroir est-il absorber par un photon?

Pardonnez moi, mais je me sens complètement largué dans ce débat, l'âge sans doute... Je crois quand même qu'il y a une explication simple au phénomène de réflexion dans un miroir.
Autrefois, depuis Descartes et même sans doute auparavant, la réflexion dans un miroir étaient comparée à une balle rebondissant sur le sol. La trajectoire incidente de la balle et la normale au point de rencontre avec le sol définissaient un plan. On constatait que la balle rebondissait dans ce même plan et que l'angle de rebond était égal à l'angle d'incidence. Cette image, sans doute grossière, doit être valable pour le photon puisqu'on constate un comportement semblable avec les faisceaux lumineux.
A l'échelle microscopique, le photon entre en interaction avec un électron d'un atome du miroir. Les électrons sont en mouvement mais compte-tenu de l'énorme différence de vitesse entre le photon et l'électron, celui-ci peut être considéré comme immobile. Compton a traité le problème avec, je crois, un certain succès. Si le photon possède suffisamment d'énergie pour déplacer l'électron, il repart avec une énergie moindre puisqu'il en cède à l'électron, c'est une question d'angles de diffusion. Si le photon n'a pas suffisamment d'énergie, c'est le cas des photons d'un faisceau lumineux, il se comporte comme la balle, il rebondit et l'angle de réflexion est égal à l'angle d'incidence.

[invite46ba2680]

je viens de voir que j'ai fait une petite erreur j'ai dit photon a la fin de ma phrase au lieu d'atome

[inviteede6f437]

Merci beaucoup arapède d'apporter votre contribution... qui aide !

Merci pour cette explication

[invitea774bcd7]

Je ne saurais pas expliquer la réflexion en terme de photons mais j'interviens pour rectifier quelques petites choses : tout le monde s'accorde à dire « les photons sont absorbés et réémis ». Bon. Mais faut quand même réfléchir () un peu en terme d'énergie.
Si vous pouvez utiliser votre pointeur laser lors de vos présentations c'est justement parce que les photons de votre pointeur ne sont pas absorbés par les molécules ambiantes. Un laser rouge, c'est 600nm et ça c'est pas assez pour exciter électroniquement N2 ou O2.
Par contre, parlez avec un expérimentateur et il vous dira que quand on utilise un laser XUV, bah là on est obligé de le faire sous vide parce que dans l'air ça ne se propage juste pas (on commence à dissocier N2, par exemple…)

Pour en revenir à la réflexion en terme de photon, faut également à mon avis réflechir un peu à caractériser l'onde EM qu'on envoie dessus (son énergie), caractériser la surface du miroir etc…
En y réfléchissant vite fait, envoyer un laser rouge sur une feuille d'aluminium et les photons ne seront sûrement pas absorbés (le premier niveau atomique de l'aluminium est vers 25000 cm-1, c'est du bleu très bleu). 600nm étant quelques ordre de grandeur supérieur à la distance entre deux atomes d'aluminium dans la phase solide, le photon ne « verra » même pas cette structure cristalline et on se rapproche alors de l'image d'une balle rebondissant sur un mur lisse.

[Rhedae]

Salut,

Pourtant il me semblait que tous le matériaux étaient sensibles à la lumière au moins par effet de diffusion. Ce que je veux dire, c'est qu'au passage des photons dans l'air , il y a quand même changement d'orbitale des électrons d'azotes, d'ailleurs la lumière en perdant de son énergie cinétique dans ce cas, perd de la vitesse, et le différentiel je crois donne l'indice de réfraction des matériaux translucides.

[inviteede6f437]

très interressant gueromoo. Donc ça dépend de la longueur d'onde de la lumière et de la longueur entre les atomes. Point ?

merci