question divers sur la physique

[Seirios]

Salut à tous,
en ce moment j'ai une tripotée de questions, alors les voilà :
- J'aimerai savoir comment calculer la répulsion entre proton en utilisant le modèle de la goutte liquide (on dit sur le forum de chercher sur le net, mais je n'ai malheureusement rien trouvé).
- On m'a expliqué sur ce forum que la couleur d'un objet correspond à l'énergie qu'il faut pour exciter les liaisons, mais comment se fait-il qu'un objet peut-être incolore ? Peut-il ne pas avoir d'énergie d'excitation de ses liaisons ?
- Un ion est-il un atome radioactif ?
- Les radiations gamma se produisent "lorsque qu'une réorganisation des nucléons dans le noyau se produit", les nucléons sont organisés dans le noyau ?
- Qu'est-ce que les interféromètre de Michelson-Morley et de Sagnac ?

En vous remerciant d'avance pour vos réponses
Phys2
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[Karibou Blanc]

Salut,

On m'a expliqué sur ce forum que la couleur d'un objet correspond à l'énergie qu'il faut pour exciter les liaisons, mais comment se fait-il qu'un objet peut-être incolore ? Peut-il ne pas avoir d'énergie d'excitation de ses liaisons ?

Une objet est incolore (transparent) si la lumière n'interagit pas avec lui ou si ses fréquences de réponses ne sont pas dans le domaine visible, mais UV, radio, micro ondes, X, gamma etc...
Les fréquences de résonnances sont définies par les énergies de liaisons mais pas seulement il y aussi des tas d'autres trucs dans un solide qui peuvent interagir avec la lumière, notamment les électrons.

Un ion est-il un atome radioactif ?

Non, un ion est un atome pour lequel le nombre d'électron n'égale plus le nombre de proton, c'est par conséquent un atome chargé électriquement.

- Les radiations gamma se produisent "lorsque qu'une réorganisation des nucléons dans le noyau se produit", les nucléons sont organisés dans le noyau ?

Les nucléons occupent des niveaux d'énergie dans le noyau, lorsque pour une raison ou une autre, certains viennent à changer de niveau, ils émettent de la lumière (pas nécessairement visible) dans le cas des noyaux c'est principalement dans le domaine Gamma.

Qu'est-ce que les interféromètre de Michelson-Morley et de Sagnac ?

Ce sont des dispositifs qui utilise le caractére ondulatoire de la lumière. Leur principe de fonctionnement demande des notions d'optique un peu avancée. Mais là je suis sûr que tu vas trouver qqch sur le net !

[deep_turtle]

Une objet est incolore (transparent) si la lumière n'interagit pas avec lui ou si ses fréquences de réponses ne sont pas dans le domaine visible, mais UV, radio, micro ondes, X, gamma etc...

Je me permets d'apporter une précision, car je ne suis pas d'accord avec cette présentation des choses, qu'on voit assez souvent présentée pourtant. La lumière interagit bel et bien avec un objet transparent. Si ce n'était pas le cas, la lumière traverserait l'objet comme si de rien n'était et le phénomène de réfraction, par exemple, n'aurait pas lieu.

En fait, l'erreur que les gens commettent est plus profonde que ça : il est souvent dit que la lumière n'interagit avec un atome que si sa fréquence est égale à une des fréquences de transition de l'atome. C'est faux. Une radiation quelconque peut interagir avec un atome. Simplement si sa fréquence n'est pas une fréquence de transition, ben il n'y aura pas de transition électronique. Mais il peut y avoir, par exemple, diffusion.

[Seirios]

Les nucléons occupent des niveaux d'énergie dans le noyau, lorsque pour une raison ou une autre, certains viennent à changer de niveau, ils émettent de la lumière (pas nécessairement visible) dans le cas des noyaux c'est principalement dans le domaine Gamma.

Les niveaux d'énergie des nucléons ne seraient pas leur "état" ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Chip]

En fait, l'erreur que les gens commettent est plus profonde que ça : il est souvent dit que la lumière n'interagit avec un atome que si sa fréquence est égale à une des fréquences de transition de l'atome. C'est faux. Une radiation quelconque peut interagir avec un atome. Simplement si sa fréquence n'est pas une fréquence de transition, ben il n'y aura pas de transition électronique. Mais il peut y avoir, par exemple, diffusion.

Bof, si tu essaies d'interagir (à l'aide d'une onde EM) avec un seul atome loin de toute fréquence de transition, il ne va quand même pas se passer grand chose comparé à ce qui se passe à la même puissance EM pas trop loin d'une transition. L'idée reçue n'est pas si fausse, juste un peu simplifiée...

[deep_turtle]

Non non, j'insiste. Si on néglige cette interaction loin de la résonance, on ne peut pas comprendre pourquoi les gaz ont un indice optique différent de 1, par exemple.

[Chip]

Non non, j'insiste. Si on néglige cette interaction loin de la résonance, on ne peut pas comprendre pourquoi les gaz ont un indice optique différent de 1, par exemple.

Hum, je ne suis pas sûr. Si tu te places loin des résonances, normalement l'indice est bien 1. Bien sûr tu ne peux pas te placer arbitrairement loin à basse fréquence, puisque tu tombes sur la polarisabilité "DC" (continue). À haute fréquence tu va tomber sur l'ionisation... en continuant je dirais que tu vas bien tendre vers un indice de 1... non?

[deep_turtle]

Ben là ça dépend ce qu'on appelle "loin" ou "pas loin". Quand on envoie une onde visible dans un gaz d'hydrogène à pression atmosphérique et à température ordinaire, ça serait pousser le bouchon un peu loin que de dire qu'on est près des résonances, non ?

Et pourtant l'indice n ne vaut pas 1, et la différence n-1 se calcule très bien, on peut par exemple passer par les équations de Bloch. Ces équations ne font pas intervenir l'absorption ni l'émission, au sens qu'on donne habituellement à ces termes (coefficients d'Einstein et compagnie).

Alors peut-être que ma façon de voir les choses n'est pas correcte et que j'ai loupé quelque chose. A vrai dire, cette question m'a longtemps posé un gros problème : comment un système quantique à deux niveaux, muni des ses coefficients d'Einstein, par exemple, peut-il conduire à un indice optique hors de la transition. La réponse est là, me semble-t-il : les coefficients d'Einstein ne suffisent pas, ils décrivent bien le système mais seulement à la résonance.

Tout ça est développé dans "Optical coherence and quantum optics", Mandel et Wolf, p. 750ff

[Chip]

Ben là ça dépend ce qu'on appelle "loin" ou "pas loin". Quand on envoie une onde visible dans un gaz d'hydrogène à pression atmosphérique et à température ordinaire, ça serait pousser le bouchon un peu loin que de dire qu'on est près des résonances, non ?

Je n'en suis pas si sûr. Dans mon domaine (les "atomes froids") on est sensible à la présence d'une résonance même si on est désaccordé en fréquence de plusieurs milliers, voire plusieurs millions de fois la largeur de la résonance en question [remarque : plus on s'éloigne d'une résonance particulière, plus on doit prendre en compte l'effet des autres résonances]. Bien sûr si on s'éloigne vers les basses fréquences on est "limité" par la fréquence nulle, mais on peut encore en principe bien calculer l'indice en considérant les résonances les plus proches. Si ces résonances étaient plus lointaines, l'indice serait plus proche de 1.

[deep_turtle]

OK j'achète. Quand j'emploie le mot "résonance" dans le cadre de l'interaction atome-lumière, ça désigne pour moi les situations où les phénomènes d'absorption et d'émission sont importants, mais je veux bien croire que c'est un abus de langage, tu connais ça mieux que moi !