Question sur le micro-onde. Est-ce que je comprends bien?

[invite945d3fbd]

Bonjour,
Ca fait pas mal de temps que je me pose une question:
Les ondes utilisées dans un micro-onde sont de l'ordre du centimetre (12 si je me rappelle bien) et donc les photons ont environ fois moins d'énergie que les photons de la lumiere visible, en moyenne. Cependant un micro-onde a une puissance d'environ 1400 W? C'est presque la meme puissance que l'energie que la Terre recoit par metre carré en provenance du soleil. Donc si je ne me trompe pas, l'intensité des ondes EM a l'intérieur du micro-onde est environ (de l'ordre de) dix mille fois plus grande que l'intensité de la lumiere que nous recevons du soleil, sur une superficie d'un metre carré.

Les micro-ondes ont la particularité d'etre absorbé par l'eau et les graisses, donc j'imagine que l'eau et les graisses sont comme un corps noir vis-a-vis des micro-onde et donc absorbent tres bien l'énergie des photons et vont chauffer leur molécules de cette facon.

Mais alors pourquoi un objet peint en noir (absorbe la lumiere dans le visible, principaux photons émis par le soleil) ne se réchauffe pas aussi vite que l'eau dans un micro-onde? Je crois que c'est parce que les 1400 W sont distribué sur . Si j'utilise une lentille convergente d'un metre caré de superficie et que je concentre les rayons de la lumiere visible sur une superficie de disons 20 cm^2, et bien l'objet se chauffera tres bien, a peu pres de la meme facon que l'eau/graisses dans un micro-onde.

J'aimerai bien savoir si ce que j'ai pense est "correct", en gros si il n'y a pas de grosse bourde dans mon raisonnement.

Merci beaucoup.
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[invited6fefe2f]

(...)
Les micro-ondes ont la particularité d'etre absorbé par l'eau et les graisses, donc j'imagine que l'eau et les graisses sont comme un corps noir vis-a-vis des micro-onde et donc absorbent tres bien l'énergie des photons et vont chauffer leur molécules de cette facon.

Mais alors pourquoi un objet peint en noir (absorbe la lumiere dans le visible, principaux photons émis par le soleil) ne se réchauffe pas aussi vite que l'eau dans un micro-onde? (...).

Bonsoir

Il me semble que si un "truc" quelconque peint en noir ne se réchauffe pas (ou peu), c'est parce que ce "truc" ne contient pas de molécules d'eau... La question de la répartition plus ou moins uniforme des ondes dans le four importe peu.

En effet, la fréquence 2,45 GHz des micro-ondes est précisément "ciblée" pour correspondre à ce que les molécules d'eau absorbent efficacement. Tu le dis toi-même fort bien dans le premier alinéa ci-dessus.

Mais pour d'autres molécules, cette même fréquence ne sera pas (ou peu) absorbée et le chauffage sera peu efficace.

Par contre, en lumière visible et en infrarouge "proche" du visible, ce que tu as en concentrant la lumière du soleil avec un miroir ou une lentille, l'eau absorbe plutôt mal et s'échauffe lentement, alors que la peinture noire absorbe très bien et va rapidement cramer... (Méfiance si tu fais l'expérience : danger pour les yeux / utilise un masque de soudeur)

Bonnes recherches

[obi76]

J'aimerai bien savoir si ce que j'ai pense est "correct", en gros si il n'y a pas de grosse bourde dans mon raisonnement.

Bonjour,

effectivement, votre réflexion est juste jusqu'à un certain point. Tout dépend de la capacité calorifique de ce que vous regardez (et elle est assez important pour l'eau, mine de rien), et SURTOUT que les micros ondes si je ne dis pas de bêtises constituent une source de chaleur VOLUMIQUE dans l'eau, tandis que le soleil (par exemple) lui ne chauffe qu'en surface.

Traduction : chauffer une sphère à partir du soleil mettra du temps car il faudra que la chaleur diffuse à l'intérieur. Dans un micro ondes non, car on chauffe directement tout le volume.

En espérant ne pas avoir sorti de bêtises...

[invite945d3fbd]

Bonsoir

Il me semble que si un "truc" quelconque peint en noir ne se réchauffe pas (ou peu), c'est parce que ce "truc" ne contient pas de molécules d'eau... La question de la répartition plus ou moins uniforme des ondes dans le four importe peu.

En effet, la fréquence 2,45 GHz des micro-ondes est précisément "ciblée" pour correspondre à ce que les molécules d'eau absorbent efficacement. Tu le dis toi-même fort bien dans le premier alinéa ci-dessus.

Mais pour d'autres molécules, cette même fréquence ne sera pas (ou peu) absorbée et le chauffage sera peu efficace.

Par contre, en lumière visible et en infrarouge "proche" du visible, ce que tu as en concentrant la lumière du soleil avec un miroir ou une lentille, l'eau absorbe plutôt mal et s'échauffe lentement, alors que la peinture noire absorbe très bien et va rapidement cramer... (Méfiance si tu fais l'expérience : danger pour les yeux / utilise un masque de soudeur)

Bonnes recherches

Ok merci. Zut j'aurais du mieux préciser. Par "Mais alors pourquoi un objet peint en noir (absorbe la lumiere dans le visible, principaux photons émis par le soleil) ne se réchauffe pas aussi vite que l'eau dans un micro-onde?" je voulais dire un objet peint en noir et exposé a la lumiere provenant du soleil, i.e. principalement les ondes EM du visible.

effectivement, votre réflexion est juste jusqu'à un certain point. Tout dépend de la capacité calorifique de ce que vous regardez (et elle est assez important pour l'eau, mine de rien)

Merci de votre réponse. Oui c'est vrai, j'y ai pensé. Presque n'importe quel object peint en noir se réchaufferai plus vite que l'eau dans un micro-onde si j'utilise une lentille de cette taille.

et SURTOUT que les micros ondes si je ne dis pas de bêtises constituent une source de chaleur VOLUMIQUE dans l'eau, tandis que le soleil (par exemple) lui ne chauffe qu'en surface.

Traduction : chauffer une sphère à partir du soleil mettra du temps car il faudra que la chaleur diffuse à l'intérieur. Dans un micro ondes non, car on chauffe directement tout le volume.

Aie aie aie... Maintenant j'ai un autre doute. Pourquoi l'eau est-elle comme un corps noir vis-a-vis des micro-ondes mais cependant absorbe bien a presque n'importe quelle "profondeur" et non seulement en surface? Contrairement a disons un corps peint en noir et peut etre meme de la boue (imaginons-la noir) qui se chaufferai majoritairement en surface seulement?
Autrement dit, l'eau semble tout de meme assez transparente aux micro-ondes... C'est surement pour ca que les paroies du micro-onde (en métal) refletent les ondes, pour que l'eau puisse absorber les ondes au maximum. Donc l'eau ne serait pas vraiment un corps noir, mais assez opaque, vis-a-vis des micro-ondes.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invited6fefe2f]

(...)

Aie aie aie... Maintenant j'ai un autre doute. Pourquoi l'eau est-elle comme un corps noir vis-a-vis des micro-ondes mais cependant absorbe bien a presque n'importe quelle "profondeur" et non seulement en surface? (...) Autrement dit, l'eau semble tout de meme assez transparente aux micro-ondes... C'est surement pour ca que les paroies du micro-onde (en métal) refletent les ondes, pour que l'eau puisse absorber les ondes au maximum. Donc l'eau ne serait pas vraiment un corps noir, mais assez opaque, vis-a-vis des micro-ondes.

Re-bonsoir

Une précision pour commencer : quand un physicien parle de "corps noir" il veut dire que le système est totalement absorbant pour toutes les longueurs d'onde. Ici, tu as utilisé l'expression pour dire "totalement absorbant pour les micro-ondes à 2,45 GHz" ce qui est assez correct. Mais tout cela ne dit rien sur la "forme" de l'absorbant ni sur l'éventuelle épaisseur de la couche absorbante. En tout cas, ça ne veut absolument pas dire que seule une mince couche superficielle absorbe (ce qui est le cas pour la peinture noire et la lumière visible).

Oui, effectivement, l'absorption des micro-ondes dans l'eau se fait "progressivement", sur une épaisseur non négligeable, et non pas "juste en surface".

Tu peux facilement faire une expérience chez toi pour montrer que cette épaisseur est de l'ordre du centimètre. Prends de la purée en poudre et de l'eau, fais un mélange à froid suffisamment riche en eau mais quand même pas "liquide" comme de la soupe : il faut que "ça se tienne" à peu près sans couler. Mets le mélange dans un récipient à peu près cylindrique (genre : chope). Dix ou quinze secondes au four à micro-ondes, puissance maxi. Avec une cuiller, prélève tout de suite des échantillons dans la partie centrale, en "creusant" peu à peu. Ce sera très chaud en surface, déjà beaucoup moins 2 cm plus bas, et presque pas au centre de la chope.

Maintenant, je ne te garantis pas que ce sera bon à manger

[invite945d3fbd]

Ok merci Ygo, question résolue.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Si je peux me permettre.
L'absorption des micro-ondes par l'eau à ces fréquences n'est pas un phénomène quantique. Ça ne se passe pas avec des photons ni des niveaux d'énergie. Ce sont des pertes diélectriques: les molécules d'eau son "orientées" dans un sens plus dans le sens contraire et se réchauffent par des collisions avec ses voisines. C'est la raison pour laquelle, l'eau liquide absorbe bien les micro-ondes mais pas la glace.
Ça n'a pas de sens d'essayer d'expliquer cette absorption comme celle d'un corps noir.
Au revoir.

[invited6fefe2f]

Bonjour LPFR

Merci pour ces précisions. c'est vrai que mon explication n'était pas très rigoureuse...

[invite945d3fbd]

Bonjour.
Si je peux me permettre.
L'absorption des micro-ondes par l'eau à ces fréquences n'est pas un phénomène quantique. Ça ne se passe pas avec des photons ni des niveaux d'énergie. Ce sont des pertes diélectriques: les molécules d'eau son "orientées" dans un sens plus dans le sens contraire et se réchauffent par des collisions avec ses voisines. C'est la raison pour laquelle, l'eau liquide absorbe bien les micro-ondes mais pas la glace.
Ça n'a pas de sens d'essayer d'expliquer cette absorption comme celle d'un corps noir.
Au revoir.

Bonjour,
bien sur que vous pouvez vous permettre de répondre, c'est dailleurs tres aprécié de ma part.
Par contre j'ai une question. Vous dites que la glace absorbe moins les micro-ondes que l'eau parce que ses molécules ont des forces de liaison plus grandes. (Ok, vous ne dites pas exactement ca, mais c'est ce que je comprends).
Cependant, l'émissivité de la glace est de 0.97 si je me rappelle bien. Autrement dit, c'est un corps gris qui se comporte presque comme un corps noir. J'imagine que la glace absorbe a presque toutes les longueurs d'onde différentes de celles du visible. Quoique, il est possible en effect qu'elle n'absorbe pas bien les micro-ondes et comme ces ondes ont énormément moins d'énergie que les ultra violets par exemple, ca expliquerait pourquoi un coefficient d'émissitivé de 0.97 n'absorbe pas beaucoup ni dans le visible, ni dans les micro-ondes.
Mais tout de meme, c'est assez surprenant que la glace ne se comporte pas comme un corps noir vis-a-vis des micro-ondes, vu son coefficient d'émissivité.

[obi76]

Comme on vient de te le dire, l'eau ne peut pas être considérée comme un corps noir vis à vis des micro ondes.

[invite945d3fbd]

Comme on vient de te le dire, l'eau ne peut pas être considérée comme un corps noir vis à vis des micro ondes.

Oui je sais. Ou dans mon dernier message je laisse entendre que je pense que l'eau est considérée comme un corps noir vis-a-vis des micro-ondes?

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Ce que j'ai dit, et maintiens, est que le champ électrique des micro-ondes retourne les molécules d'eau deux fois pas cycle et qu'elles se cognent avec leurs voisines pendant les retournements, ce qui le réchauffe. Dans la glace, les molécules ne peuvent pas se retourner car elles sont tenues dans le cristal. Donc, quand vous décongelez un beefsteak, si vous allez trop fort, vous pouvez cuire une partie, alors que le reste en encore congelé. On peut faire bouillir de l'eau dans un verre en glace.

La glace est un diélectrique. Pas un corps noir ou gris. Elle laisse passer les micro-ondes et la lumière visible. Je ne sais pas d'où sortez-vous l'émissivité de 0,97. Elle prend, peut-être, cette valeur pour une gamme de fréquences dans l'infrarouge lointain, mais certainement pas dans le visible ni pour les ondes radio.

Je dis et redis, que l'absorption des micro-ondes n'est pas un phénomène quantique, par plus que le fonctionnement d'une antenne. Ça n'a pas de sens d'essayer d'expliquer le phénomène comme l'absorption par un corps noir (ou gris).
Au revoir.

[invite945d3fbd]

Bonjour,

Bonjour.
Ce que j'ai dit, et maintiens, est que le champ électrique des micro-ondes retourne les molécules d'eau deux fois pas cycle et qu'elles se cognent avec leurs voisines pendant les retournements, ce qui le réchauffe. Dans la glace, les molécules ne peuvent pas se retourner car elles sont tenues dans le cristal. Donc, quand vous décongelez un beefsteak, si vous allez trop fort, vous pouvez cuire une partie, alors que le reste en encore congelé. On peut faire bouillir de l'eau dans un verre en glace.

La glace est un diélectrique. Pas un corps noir ou gris. Elle laisse passer les micro-ondes et la lumière visible. Je ne sais pas d'où sortez-vous l'émissivité de 0,97. Elle prend, peut-être, cette valeur pour une gamme de fréquences dans l'infrarouge lointain, mais certainement pas dans le visible ni pour les ondes radio.

Ah ok merci, c'est bien ce que je commencais a penser: la glace n'absorbe pas tres bien ni dans le visible, ni dans les micro-ondes.
Quant au coefficient d'émissivité, regardez http://www.monarchserver.com/TableofEmissivity.pdf et http://www.engineeringtoolbox.com/em...nts-d_447.html.
Smooth ice (a 0°C): 0.966, Rough ice: 0.985.

Je dis et redis, que l'absorption des micro-ondes n'est pas un phénomène quantique, par plus que le fonctionnement d'une antenne. Ça n'a pas de sens d'essayer d'expliquer le phénomène comme l'absorption par un corps noir (ou gris).
Au revoir.

Ah d'accord. C'est ca que je ne comprends pas du tout. (Maintenant je comprends le message de obi76, il aurait pu meme dire que l'eau n'est un corps ni gris ni noir vis-a-vis des micro-ondes). Je comprends le mécanisme de chauffement de l'eau dans un micro-onde, mais si les molécules s'orientent grace aux ondes EM, c'est peut-etre qu'elles les absorbent?
J'ai pas encore eu mon cours d'électromagnétisme niveau du livre de Jackson, mais je crois que je peux comprendre les concepts.
Ce que je crois: Si les molécules se meuvent sous l'effet d'un champ EM (en gros les micro-ondes), elles nécessitent quand meme de l'énergie du champ EM, donc elles absorbent des ondes EM... Pourquoi est-ce différent de l'absorption d'un corps noir/gris? C'est ca que je ne comprends pas.

Merci a tous de votre patience.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Les coefficients que vous avez trouvés sont ceux utilisées dans les thermomètres infrarouges. C'est une valeur qui n'est vraie que pour une gamme de longueurs d'onde (probablement pour 2 µm).
C'est absurde de penser que la glace, qui est totalement transparente dans le visible, aurait une émissivité proche de 1 ailleurs.
C'est comme dire que le verre de fenêtre est un corps noir ou gris.
Regardez plutôt ces données sur l'absorbance de la glace et de l'eau:
http://www.lowell.edu/~grundy/H2Oice.html
http://www.btinternet.com/~martin.chaplin/vibrat.html
Je n'ai pas trouvé des courbes descendant dans la bande micro-ondes.

Et quand on parle d'un corps noir ou gris, il s'agit d'une surface. Pas d'un solide dont la "noirceur" dépend de l'épaisseur.

Même la silice ultra pure utilisée pour les fibres optiques finit par être "noire" quand les épaisseurs atteignent plusieurs dizaines de kilomètres.
Au revoir.

[invite945d3fbd]

Bonjour.

Re bonjour,

Les coefficients que vous avez trouvés sont ceux utilisées dans les thermomètres infrarouges. C'est une valeur qui n'est vraie que pour une gamme de longueurs d'onde (probablement pour 2 µm).

Ah d'accord, j'aurais du prêter attention a ca.

C'est absurde de penser que la glace, qui est totalement transparente dans le visible, aurait une émissivité proche de 1 ailleurs.

Eh bien c'était pourtant ce que je pensais.
Si un corps absorbe tres bien les UV, rayons gamma, etc. il y a quand meme des chances que son émissivité se rapproche de 1. Et comme je croyais que la glace absorbait aussi dans les micro-ondes; enfin partout sauf dans le visible, je pensais qu'elle émettrait un spectre presque continu avec une raie spectrale manquante couvrant tout le visible.
J'avoue que ca a l'air un peu artificiel, mais ca tenait la route pour moi.

C'est comme dire que le verre de fenêtre est un corps noir ou gris.
Regardez plutôt ces données sur l'absorbance de la glace et de l'eau:
http://www.lowell.edu/~grundy/H2Oice.html
http://www.btinternet.com/~martin.chaplin/vibrat.html
Je n'ai pas trouvé des courbes descendant dans la bande micro-ondes.

Ok merci beaucoup.

Et quand on parle d'un corps noir ou gris, il s'agit d'une surface. Pas d'un solide dont la "noirceur" dépend de l'épaisseur.

Même la silice ultra pure utilisée pour les fibres optiques finit par être "noire" quand les épaisseurs atteignent plusieurs dizaines de kilomètres.
Au revoir.

Ou la la, encore un autre doute. Je ne savais pas que seulement la surface comptait. Dans mon cours de physique moderne (début du trimestre), on a vu assez rapidement ce qu'est un corps noir et le prof a donné l'exemple d'une cavité résonnante. Si je me rappelle bien, la radiation EM qui entre dans la cavité (imaginez une boite avec un tout petit trou ou la lumiere peut entrer mais pas ressortir a cause des réflexion sur les paroies internes de la boite) ne peut pas ressortir. Cependant la boite émitira un spectre continu qui dépend uniquement de sa température (et non de la radiation qui la réchauffe, si la boite a initialement une température inférieur a la T° ambiante), la radiation sortant de la petite ouverture. Voir http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu...1#Cavity_Modes.

Et si réellement on ne peut considérer que la surface, meme la lumiere visible pénetre le fer par exemple sur une tres courte distance. (Je l'avais lu dans le livre de Max Born sur l'optique). L'expression de l'intensité en fonction de la distance dans le métal décroit exponentiellement si je me rappelle bien. Je suis sur que je vais voir ca dans mon cours d'électromagnétisme.
Alors ma question est: "quel est la définition de surface?"
Je suis presque sur que l'intensité des micro-ondes traversant un verre d'eau décroit aussi de maniere exponentielle, mais avec un coefficient beaucoup plus faible que dans le cas du métal, si la formule de l'intensité est du type .
Pouvez-vous m'éclairer encore une fois?
Merci pour tout.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Je pense qu'il a confusion avec une boite avec les parois 100% réfléchissantes à toutes les radiations (donc, purement théorique) que l'on utilise pour compter les modes et trouver la distribution et le rayonnement d'un corps noir, avec les approximations expérimentales que l'on fait pour fabriquer des "corps noirs".
Vous pouvez faire un "corps noir" avec une boite en carton avec un petit trou. Le corps sera plus noir si les parois internes son peintes en noir (dans le visible). Comme vous le voyez, il ne s'agit pas d'une cavité résonnante. Et qu'est qui est le corps noir dans ce que vous venez de fabriquer? La boite en carton? Eh non! Le corps noir que vous venez de fabriquer n'est que la surface de d'ouverture (celle du petit trou). Pas tout le reste.

Effectivement, la réflexion des ondes EM sur la surface d'un métal réel se passe dans une profondeur finie, en général bien plus petite que la longueur d'onde. Cette profondeur de pénétration dépend de la concentration d'électrons dans le métal. On trouve aussi des pénétrations "du mauvais côté" dans le cas de la réflexion totale dans des diélectriques. Ce que l'on trouve du "mauvais côté" n'est pas une onde progressive mais une onde évanescente.

Et alors? Cela n'empêche que quand on parle de corps noir, on ne parle que des propriétés de la surface et non du volume, même si le processus de réflexion prend en réalité une certaine profondeur. Mais pas 20 km! Le verre fumé réfléchit autant que le verre transparent. La seule différence est que dans un cas la lumière qui n'est pas réfléchie traverse le verre et dans l'autre la même lumière est absorbée dans le volume.

Et là où vous vous trompez est que si dans le cas du verre fumé, ou dans le cas de micro-ondes à travers l'eau, l'atténuation de l'amplitude de l'onde est due à l'absorption. La puissance est absorbée et transformée en chaleur. Mais dans le cas d'un métal, la diminution d'amplitude de l'onde entrante est due à la réponse du gaz électronique. Une petite partie est bien absorbée par le métal, mais ce n'est pas cette absorption qui donne l'exponentielle décroissante. C'est la réponse des électrons qui en est la cause et le processus de réflexion qui est un peu plus subtil de ce qui est habituellement enseigné.
Au revoir.

[invite945d3fbd]

Re-bonjour

Bonjour.
Je pense qu'il a confusion avec une boite avec les parois 100% réfléchissantes à toutes les radiations (donc, purement théorique) que l'on utilise pour compter les modes et trouver la distribution et le rayonnement d'un corps noir, avec les approximations expérimentales que l'on fait pour fabriquer des "corps noirs".
Vous pouvez faire un "corps noir" avec une boite en carton avec un petit trou. Le corps sera plus noir si les parois internes son peintes en noir (dans le visible). Comme vous le voyez, il ne s'agit pas d'une cavité résonnante. Et qu'est qui est le corps noir dans ce que vous venez de fabriquer? La boite en carton? Eh non! Le corps noir que vous venez de fabriquer n'est que la surface de d'ouverture (celle du petit trou). Pas tout le reste.

Ah d'accord, intéressant.

Effectivement, la réflexion des ondes EM sur la surface d'un métal réel se passe dans une profondeur finie, en général bien plus petite que la longueur d'onde. Cette profondeur de pénétration dépend de la concentration d'électrons dans le métal. On trouve aussi des pénétrations "du mauvais côté" dans le cas de la réflexion totale dans des diélectriques. Ce que l'on trouve du "mauvais côté" n'est pas une onde progressive mais une onde évanescente.

Wow, je ne savais pas ca. Quant a la pénétration a l'extérieur d'un prisme par exemple (si je comprends bien) lors d'une réflexion totale, est-ce du a un effet quantique, genre principe d'incertitude d'Heisenberg? Ou bien un autre, ou bien pas du tout?

Et alors? Cela n'empêche que quand on parle de corps noir, on ne parle que des propriétés de la surface et non du volume, même si le processus de réflexion prend en réalité une certaine profondeur. Mais pas 20 km! Le verre fumé réfléchit autant que le verre transparent. La seule différence est que dans un cas la lumière qui n'est pas réfléchie traverse le verre et dans l'autre la même lumière est absorbée dans le volume.

Et là où vous vous trompez est que si dans le cas du verre fumé, ou dans le cas de micro-ondes à travers l'eau, l'atténuation de l'amplitude de l'onde est due à l'absorption. La puissance est absorbée et transformée en chaleur. Mais dans le cas d'un métal, la diminution d'amplitude de l'onde entrante est due à la réponse du gaz électronique. Une petite partie est bien absorbée par le métal, mais ce n'est pas cette absorption qui donne l'exponentielle décroissante. C'est la réponse des électrons qui en est la cause et le processus de réflexion qui est un peu plus subtil de ce qui est habituellement enseigné.
Au revoir.

Ah d'accord, super intéressant. Si je comprends bien, dans le cas d'un métal qui absorbe des ondes EM, en fait ce seront en grande partie les électrons libres du métal qui vont l'absorber et non les molécules ou atomes comme dans le cas de l'eau.
Ahh!! génial, je crois que j'ai compris quelque chose. Vu que les électrons libre des métaux sont en superficie, le métal se chauffera en superficie premierement, et ensuite entierement par conduction. Tandis que l'eau absorbe par ses molécules et donc la pénétration est plus grande.

Si je ne me trompe pas, la glace n'absorbe pas bien les ondes EM parce qu'elle n'a pas beaucoup d'électrons libres comparée a un métal et qu'en plus ses molécules sont plus figées que celles de l'eau?

[invite6dffde4c]

Bonjour.

Wow, je ne savais pas ca. Quant a la pénétration a l'extérieur d'un prisme par exemple (si je comprends bien) lors d'une réflexion totale, est-ce du a un effet quantique, genre principe d'incertitude d'Heisenberg? Ou bien un autre, ou bien pas du tout?

Non. Vraiment pas.
Mathématiquement c'est une exigence des conditions limites des champs de chaque côté une frontière entre deux milieux.
Physiquement, je pense que c'est dû au fait que les molécules polarisées (au rythme des champs) créent des champs aussi du "mauvais côté". Mais le phases ne permettent pas une onde progrésive.

Ah d'accord, super intéressant. Si je comprends bien, dans le cas d'un métal qui absorbe des ondes EM, en fait ce seront en grande partie les électrons libres du métal qui vont l'absorber et non les molécules ou atomes comme dans le cas de l'eau.

Dans un conducteur (ionosphère, métal), les électrons se font "agiter" par le champ entrant, et c'est cette agitation qui leur fait émettre une onde de même fréquence et amplitude que l'onde incidente (c'est ce que l'on voit comme "onde réfléchie"). Mais ce mouvement des électrons produit la même chose que l'effet Joule. Une partie de l'énergie est perdue par des chocs avec les atomes. C'est la raison pour laquelle l'onde réfléchie a une amplitude plus faible que l'onde incidente.
Mais cette "agitation" des électrons demande suffisamment d'électrons pour arriver à "annuler" l'onde incidente avec l'onde réémise. Donc on agite des électrons dans une profondeur que dépend de la concentration. Moins de concentration demande plus de profondeur. La décroissance de l'amplitude d'oscillation est, évidement, exponentielle avec la profondeur.
L'absorption par les molécules se fait par un processus très similaire. Les électrons dans une molécule ne peuvent pas osciller librement, mais ils oscillent avec la polarisation de la molécule. Cette polarisation alternative, émet aussi une onde déphasée avec l'onde incidente, qui est responsable aussi bien de l'onde réfléchie que de l'onde transmisse que de ce que l'on voit comme l'indice de réfraction. Et comme pour les électrons, une partie de cette polarisation alternée, se transforme en chaleur par "chocs" avec le réseau.

Ahh!! génial, je crois que j'ai compris quelque chose. Vu que les électrons libre des métaux sont en superficie, le métal se chauffera en superficie premierement, et ensuite entierement par conduction. Tandis que l'eau absorbe par ses molécules et donc la pénétration est plus grande.

Si je ne me trompe pas, la glace n'absorbe pas bien les ondes EM parce qu'elle n'a pas beaucoup d'électrons libres comparée a un métal et qu'en plus ses molécules sont plus figées que celles de l'eau?

Ce n'est pas tout à fait ça. Les électrons libres dans un métal sont partout et pas uniquement en surface. Mais les seuls électrons qui peuvent réagir sont ceux qui voient le champ incident et qui se trouvent, évidemment en surface.
Les diélectriques sont moins efficaces car ils ne peuvent que se polariser. Mais l'eau, étant une molécule polaire, se polarise beaucoup plus qu'un diélectrique non polaire.
Il n'y a pas plus d'électrons libres dans l'eau que dans la glace. Il n'y en a pas.
Et comme je vous déjà répété, la différence entre l'eau et la glace est que dans l'eau liquide les molécules peuvent changer d'orientation rapidement mais dans la glace le temps est très long et les molécules n'ont pas le temps.
Au revoir.

[invite945d3fbd]

Bonjour,
merci pour tout. Je crois que tout est plus clair maintenant.
A bientot.