Ondes radios et photons

[invite11f2a3ff]

Bonjour,

J'ai vu en cours de spé physique que les vibrations des électrons dans un métal (l'antenne), créaient des ondes électromagnétiques. Et les photons dans tout ça? D'où viennent-ils ? Est-ce que les vibrations des électrons ne seraient pas en fait le passage de l'état excité à l'état desexcité qui émettraient des photons en se desexcitant.
En même temps ce raisonnement me paraît absurde puisque les fréquences donc les énergies (je dis pas de conneries là au moins?) peuvent prendre des valeurs continues me semble-t-il. Peut-être aussi que je confonds fréquence des photons et fréquence de vibration des électrons dans le métal.
Peut-être que je devrais arrêter de formuler des théories farfelues et vous laisser répondre.

Merci
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[invitea0046ad4]

Bonjour
Dans le cas présent, il ne s'agit pas de transitions entre niveaux d'énergie dans un atome mais de rayonnement électromagnétique dû à l'accélération des charges, ainsi que le prévoit la théorie de Maxwell. D'ailleurs, ces électrons ne sont pas liés à des atomes : ce sont des charges libres, dans le cas d'un métal.
Dans le cas d'une antenne, les fréquences sont suffisamment basses pour que ces électrons libres puissent suivre le champ électrique variable appliqué dans le circuit.

A+

[invitea3fc981a]

L'émission de photons est effectivement liée aux transitions électroniques. Mais si les niveaux d'un atoms sont clairement discontinus (c'est très visibles dans les spectres de gaz monoatomiques), dans un solide il en est tout autrement puisque les niveaux atomiques s'hybrident, se croisent, et on se retrouve donc avec une structure de bandes assez serrée, qui forme ce qu'on appelle un quasi-continuum : les énergies "semblent continues".

[invite11f2a3ff]

L'émission de photons est effectivement liée aux transitions électroniques. Mais si les niveaux d'un atoms sont clairement discontinus (c'est très visibles dans les spectres de gaz monoatomiques), dans un solide il en est tout autrement puisque les niveaux atomiques s'hybrident, se croisent, et on se retrouve donc avec une structure de bandes assez serrée, qui forme ce qu'on appelle un quasi-continuum : les énergies "semblent continues".

C'est ce phénomène il me semble qui est à l'origine de la diffusion de la lumière et qui fait qu'un objet est rouge ou bleu. Mais dans le cas de l'antenne les fréquences sont beaucoup trop élevées non pour être simplement dûes à ceci ?

Dans le cas d'une antenne, les fréquences sont suffisamment basses pour que ces électrons libres puissent suivre le champ électrique variable appliqué dans le circuit

Ne faut-il pas au contraire des fréquences élevées pour que les électrons puissent vibrer ?

En fait ce que je veux savoir, c'est pourquoi sous l'influence de cette vibration, les électrons émettent des photons. Je connais à peu près le mécanisme de la formation de l'onde (différence de charge entre le haut et le bas de l'antenne + création d'un champ magnétique), mais ce que j'aimerais, c'est aborder le problème du point de vue corpusculaire et non ondulatoire : d'où vient le photon, quand est-il émis, etc ?

merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[Meumeul]

SAlut,

le probleme, c'est qu'il est tres difficile de ne considerer qu'un comportement corpusculaire. En effet, d'un point de vue ondulatoire, tes photons doivent baigner tout l'espace autour de l'antenne. Apres a la question ou 'naissent'-t-ils, la reponse est probabiliste, la densite de probabilite pour qu'il naisse a un endroit etant le module au carré de l'amplitue du champ en un point.

Et pour appuyer le fait qu'ils baignent tout l'espace autour de l'antenne : pour une emission a 10MHz, 1mW, photons sont crees par secondes.

[Floris]

Bonjour, simplement une question, si la source n'émet pas sur un angle de 360° cela doit jouer sur la densité de probabilité n'est pas?

Alors pour essayer de répondre à Latouffe:

C'est ce phénomène il me semble qui est à l'origine de la diffusion de la lumière et qui fait qu'un objet est rouge ou bleu. Mais dans le cas de l'antenne les fréquences sont beaucoup trop élevées non pour être simplement dûes à ceci ?

"non pour étre simplement dûes à quoi?"
Je comprend pas!

Ne faut-il pas au contraire des fréquences élevées pour que les électrons puissent vibrer ?

En fait, comme l'a dit Konrad et lambada0, dans une antenne, les électrons mis en mouvement ne sont pas liès comme le sont les électron les électron à proximité du noyeau. Il ne sont donc pas soumis à une quantification de leurs énergie à ce que je sache, se sont des électron libres, on peut donc les manipuler à notre aise.

En fait ce que je veux savoir, c'est pourquoi sous l'influence de cette vibration, les électrons émettent des photons. Je connais à peu près le mécanisme de la formation de l'onde (différence de charge entre le haut et le bas de l'antenne + création d'un champ magnétique), mais ce que j'aimerais, c'est aborder le problème du point de vue corpusculaire et non ondulatoire : d'où vient le photon, quand est-il émis, etc ?

merci

En fait, une charge rayonne lorsque qu'elle effectue une accélération. Un objet qui accélaire et un autre qui le regardent, sur ces deux referentiels, il ne se passera pas la même chose. Avec les yeux, chaqu'un se verra accélérer donc on pourrait penser qu'il s'agit de quelque chose de tout à fait réciproque, mais ce n'est pas le cas. Sur un objet qui accélaire, il se passe quelque chose, et une mesure pourra déterminer qui accélaire.

J'aispaire avoir répondue en partie à ta question.
Cordialement
flo

[invite11f2a3ff]

OOOps j'ai dit pas mal de conneries là.
Bon attends Lambda0 a dit:

Dans le cas d'une antenne, les fréquences sont suffisamment basses pour que ces électrons libres puissent suivre le champ électrique variable appliqué dans le circuit

Puis j'ai dit :

Ne faut-il pas au contraire des fréquences élevées pour que les électrons puissent vibrer

En fait les fréquences sont très élevées par rapport aux ondes sonores par exemple mais ce sont tout de même les grandes ondes (fréquence assez basse par rapport au visible) donc ce que j'ai dit était un peu ambigu. Ceci dit je ne suis quand même pas d'accord avec Lambda0. En effet (du moins c'est ce qu'on m'a appris en cours de spé) plus les fréquences sont élevées, plus il sera facile de mettre les électrons en mouvement.

puis à propos de ce qua dit Konrad:

C'est ce phénomène il me semble qui est à l'origine de la diffusion de la lumière et qui fait qu'un objet est rouge ou bleu. Mais dans le cas de l'antenne les fréquences sont beaucoup trop élevées non pour être simplement dûes à ceci ?

Ca c'est une annerie puisque dans la diffusion les ondes visibles ont une fréquence bien plus élevée que dans les grandes ondes, comme je l'ai dit quelques lignes plus haut. Voilà pour mes anneries. Donc pour répondre à Floris

"non pour étre simplement dûes à quoi?"

Là je répondais à Konrad en disant que je pensais que les photons émis par l'antenne en raison des vibrations des électrons libres étaient différents de ceux qui sont diffusés par la même antenne en raison des interactions de la lumière avec les liaisons chimiques dans le métal et qui forment un "quasi-continuum".

Bon j'espère que j'ai été clair pour ça.

En fait, une charge rayonne lorsque qu'elle effectue une accélération. Un objet qui accélaire et un autre qui le regardent, sur ces deux referentiels, il ne se passera pas la même chose. Avec les yeux, chaqu'un se verra accélérer donc on pourrait penser qu'il s'agit de quelque chose de tout à fait réciproque, mais ce n'est pas le cas. Sur un objet qui accélaire, il se passe quelque chose, et une mesure pourra déterminer qui accélaire.

Alors Floris ce serait donc les électrons directement qui émettraient des photons lorsqu'ils sont accélérés ? Alors ce faisant cet électron devrait perdre de l'énergie cinétique non ? Cependant je n'ai pas bien compris ce que vient faire la relativité ici. Est-ce que tu peux expliquer s'il te plaît ?

En tout cas merci à tous pour vos réponses et désolé pour mes questions sans fin. (si ce message est incompréhensible ça doit être la fatigue)

@+

[invitea0046ad4]

Ceci dit je ne suis quand même pas d'accord avec Lambda0. En effet (du moins c'est ce qu'on m'a appris en cours de spé) plus les fréquences sont élevées, plus il sera facile de mettre les électrons en mouvement.

@+

Pas très physique ça. Les électrons libres sont d'autant plus difficiles à mettre en mouvement aux hautes fréquences... simplement parce qu'ils ont une masse, donc une inertie. On a donc bien des fréquences de coupure hautes, et non basses.

A+

[invitea0046ad4]

Pour être plus complet, ça dépend bien d'autres phénomènes, et en particulier d'interactions avec le réseau cristallin, mais globalement, l'impédance augmente avec la fréquence. (ça chauffe bien, les microprocesseurs !)

A+

[Floris]

Alors Floris ce serait donc les électrons directement qui émettraient des photons lorsqu'ils sont accélérés ? Alors ce faisant cet électron devrait perdre de l'énergie cinétique non ? Cependant je n'ai pas bien compris ce que vient faire la relativité ici. Est-ce que tu peux expliquer s'il te plaît ?

En tout cas merci à tous pour vos réponses et désolé pour mes questions sans fin. (si ce message est incompréhensible ça doit être la fatigue)

Bonjour Latouffe. Oui effectivement, j'ai parlé très brièvement de relativité car cela me semble tout de même important. j'ai parlé de cela car en effet, c'est l'accélération d'une charge qui est à l'origine d'un rayonement et non un simple mouvement. Par exemple, dans les accélérateurs de particules, les particules chargé qui sont accéléré émettent un rayonement électromagnetique qui leur fait perdre justement de l'énergie cinétique. Pour cela, on évite des courbures de trajectoires trop importantes. Mais on exploite cette propriètè dans certain accélérateurs tels que le synchrotron soleil: http://www.synchrotron-soleil.fr

(Regarde la partie théorique, très interessant).

Bien cordialement
flo...

[invite11f2a3ff]

Pas très physique ça. Les électrons libres sont d'autant plus difficiles à mettre en mouvement aux hautes fréquences... simplement parce qu'ils ont une masse, donc une inertie. On a donc bien des fréquences de coupure hautes, et non basses.

Effectivement ça semble logique. En fait pour résumer je suppose qu'on peut dire que les électrons sont difficiles à mettre en mouvement pour les haute fréquences à cause de l'impédance ainsi que pour les basses fréquences à cause du fait que le circuit GBF + antenne est un circuit ouvert.

Merci beaucoup pour ces rectifications
Merci aussi Floris je vais essyer d'avoir le temps de lire ce truc

@+