La limite de la lumiere

[invite8b4bd432]

Bonjour à tous, je suis un jeune étudiant dont la passion des sciences s'éveille enfin en moi, ce forum m'aide particulièrement a augmenter mes connaissances. Mais la n'est pas le sujet, je vous écris car je me pose des questions sans réponse à propos de la lumière. Voici mes principales questions:

-Une onde électromagnétique (ou une onde sonore) a t-elle une fin? Plus précisément y a t-il une formule permettant de calculer la distance maximal d'une onde en général?

-Une lentille convergente ou divergente change seulement le faisceau lumineux?

-L'énergie d'un photon permet d'en déduire quoi? la chaleur émisse? la longueur du faisceau lumineux?

Voila j'ai d'autres questions mais cela concerne plus la Biologie .
Merci d'avance pour vos réponses.
-----

[invite0edf6cdf]

Une onde éléctromagnétique n'a pas de "fin".
Elle se propage en ligne droite, et si elle rencontre un obstacle, elle peut être diffusée, réfractée, réfléchie, diffractée, interférer avec d'autres ondes, etc.

D'abord, faut savoir ce que c'est qu'un photon !
Quand un électron perd de l'énergie, il peut changer d'orbiter, en gros. cette perte d'énergie est émise : c'est un photon. Inversement si on renvoie un photon de même énergie vers l'atome, il sera absorbé et l'électron ira vers une couche électronique plus extérieure.

[f6bes]

-Une onde électromagnétique (ou une onde sonore) a t-elle une fin? Plus précisément y a t-il une formule permettant de calculer la distance maximal d'une onde en général?

.

Bjr à toi et bienvenue sur FUTURA,
Reste à définir le mot "fin".
Une onde sonore est une onde "mécanique" elle a besoin d'un "support" pour se propager. Sans support elle ne se propage pas.
Donc dans le vide pas de propagation sonore.
Pour la lumiére suffit de savoir que l'on peut "réceptionner" des photons qui ont parcourus 14 MILLIARDS d'année lumiéres. (limite ACTUELLE de l'univers visible).
A+

[invite0edf6cdf]

"-L'énergie d'un photon permet d'en déduire quoi? la chaleur émise? la longueur du faisceau lumineux? "


Oui : il y a une relation entre l'énergie d'un photon et la longueur d'onde de la lumière correspondante !
On peut mesurer la longueur d'onde X (lambda) en envoyant dans un spectroscope la lumière émise par des atomes transitant d'un niveau d'énergie E(initiale); vers un niveau d'énergie inférieure E(finale). On trouve la relation E(photon)= (hc)/X. La relation a été obtenue pour la première fois par Einstein, et h = 6'62 x J.s : ça représente une constante ( celle de Planck ); et c = 3 x 10' m.s-' : la vitesse de la lumière.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite0edf6cdf]

"-L'énergie d'un photon permet d'en déduire quoi? la chaleur émise? la longueur du faisceau lumineux? "


Oui : il y a une relation entre l'énergie d'un photon et la longueur d'onde de la lumière correspondante !
On peut mesurer la longueur d'onde X (lambda) en envoyant dans un spectroscope la lumière émise par des atomes transitant d'un niveau d'énergie E(initiale); vers un niveau d'énergie inférieure E(finale). On trouve la relation E(photon)= (hc)/X. La relation a été obtenue pour la première fois par Einstein, et h = 6'62 x J.s : ça représente une constante ( celle de Planck ); et c = 3 x 10' m.s-' : la vitesse de la lumière.

h = 6'62 x 10^-34 J.s
c = 3 x 10^8 m/s

grr j'ai du mal et on ne peut pas éditer après 5 minutes
Comment insérer des formules mathématiques ?

+ excellent dossier : http://www.phys.ens.fr/~dalibard/pub...photons_95.pdf

[erik]

Comment insérer des formules mathématiques ?

Les explications ici : http://forums.futura-sciences.com/an...e-demploi.html

[invite51d17075]

Une onde éléctromagnétique n'a pas de "fin".
Elle se propage en ligne droite, et si elle rencontre un obstacle, elle peut être diffusée, réfractée, réfléchie, diffractée, interférer avec d'autres ondes, etc.

non.
depuis la RG on sait très bien que la gravitation a un effet sur la trajectoire des photons.
le terme "ligne droite" est très ... relatif...

[invite0edf6cdf]

non.
depuis la RG on sait très bien que la gravitation a un effet sur la trajectoire des photons.
le terme "ligne droite" est très ... relatif...

Certes ! au temps pour moi, le Soleil lui-même dévie les rayons lumineux grâce à sa masse.
D'ailleurs, les photons n'ont-il pas une masse nulle ? masse nulle et gravitation

[invite0edf6cdf]

Les explications ici : http://forums.futura-sciences.com/an...e-demploi.html

Merci beaucoup !

[doul11]

bonsoir,

D'ailleurs, les photons n'ont-il pas une masse nulle ? masse nulle et gravitation

les photons suivent une ligne droite ...

... dans un espace-temps qui est courbé, l'action est indirecte.

[invite51d17075]

bonsoir,



les photons suivent une ligne droite ...

... dans un espace-temps qui est courbé, l'action est indirecte.

bonjour
je ne comprend pas cette assertion.
c'est un peu comme si on me disait qu'une voiture suivait une ligne droite dans un virage.
que veux tu dire par "action indirecte" ?

[Gilgamesh]

c'est un peu comme si on me disait qu'une voiture suivait une ligne droite dans un virage.

C'est exactement ça. La voiture suit la courbure de la route. De même les particules en chute libre, avec ou sans inertie, suivent une géodésique (ligne droite dans un espace courbe).

a+

[doul11]

que veux tu dire par "action indirecte" ?

bonjour,

je veut dire que la gravité n'a pas d'action directe sur le photon, elle ne le peut pas puisque le photon a une masse nulle, la gravité courbe l'espace-temps, le photon ce déplace dans cet espace-temps courbe et donc suit une trajectoire 4D courbe : une géodésique, une "ligne droite" dans le sens du chemin le plus court.

[Gilgamesh]

bonjour,

je veut dire que la gravité n'a pas d'action directe sur le photon, elle ne le peut pas puisque le photon a une masse nulle.

C'est assez confusant de le dire comme ça.

Le mode d'action de la gravité est identique que la particule soit massive ou pas.

a+

[Deedee81]

Salut,

une géodésique, une "ligne droite" dans le sens du chemin le plus court.

En effet.

On peut aussi dire que la géodésique est ce qui se rapproche le plus de "ligne droite".

Un exemple facile à intuiter est la surface terrestre (considérée comme sphérique).

A l'échelle humaine, le sol qui nous entoure (en n'allant pas trop loin) apparait pratiquement euclidien. Si je prend deux points A et B, alors je peux relier ces deux points par une droite. Je vais alors en B et je polonge un peu ma droite jusque C. Puis je vais jusque C, etc.....

A terme, je vais tracer une ligne autour de la Terre : un grand cercle. Ce qui est une géodésique de la sphère.

Mine de rien, cette description à un rapport avec la formulation moderne du principe d'équivalence qui dit qu'en tout point on peut trouver un repère où la relativité restreinte est applicable dans le voisinage de ce point. En fait, il s'agit de l'espace tangent et les droites y sont tangentes aux géodésiques.

Un objet libre (sans force appliquée dessus) suit donc une droite au sens des lois de la mécanique (relativiste ou non). Et par prolongation on trouve la géodésique. Par exemple, le trajet des planètes et de la lumière.

A noter que les planètes ont l'air plus déviées que la lumière. C'est faux. C'est un effet de perspective dû au fait que les géodésiques en questions sont différentes. Il ne faut pas oublier que ce sont des géodésiques de l'espace-temps et pas de l'espace tout seul. Et à cause de la valeur élevée de 'c' dans la métrique (ds² = c²dt² - ...) par rapport à la vitesse des objets lents, on a une déviation spatiale plus grande pour des objets lents. Mais la déviation spatio-temporelle est la même pusque l'espace-temps (ici déformé par la masse du Soleil) est le même.

[invite93279690]

Salut,

non.
depuis la RG on sait très bien que la gravitation a un effet sur la trajectoire des photons.
le terme "ligne droite" est très ... relatif...

Newton n'a pourtant pas attendu l'avènement de la RG pour prédire la déviation d'un rayon lumineux au voisinage d'un corps céleste...

[doul11]

bonsoir,

Newton n'a pourtant pas attendu l'avènement de la RG pour prédire la déviation d'un rayon lumineux au voisinage d'un corps céleste...

Quel génie ce Newton ! quel cheminement l'a conduit a trouver ceci ?

[Amanuensis]

Mais la déviation spatio-temporelle est la même pusque l'espace-temps (ici déformé par la masse du Soleil) est le même.

Cela se mesure comment, la déviation spatio-temporelle ?

[lft123]

*...en appliquant sa théorie de la gravitation à un modèle corpusculaire de la lumière, Isaac Newton avait calculé, en 1704, la déviation des rayons lumineux occasionnée par le Soleil ; il avait prédit une valeur deux fois plus petite que celle qu'Albert Einstein calcula en 1915, dans le cadre de la relativité générale.

http://adsabs.harvard.edu/full/1933C%26T....49..103V

[invite51d17075]

bonjour.
ce que je trouve "confusant" , c'est d'employer le terme" ligne droite "pour parler de géodesique qui est bien plus adapté.

[Amanuensis]

Il y a des cas où la confusion n'est qu'une étape intermédiaire vers une compréhension différente, et meilleure.

[invite8b4bd432]

Merci beaucoup pour vos réponses rapides

Mais concernant les lentilles convergentes ou divergente, personne n'aurait une réponse?

Merci encore pour vos réponses

[f6bes]

-Une lentille convergente ou divergente change seulement le faisceau lumineux?

.

Bjr à toi,
Tu veux dire QUOI par "change le ....etc.." ?
Effectivement un faisceau lumineux peut etre resséré (faire converger en un point) ou peu prendre "plus d'ampleur" (diverger).
Ca "change" (comme tu dis) le...faisceau !! Tout cela à l'aide de lentille .

Reste à savoir ce que tu cherches à savoir à travers ton interrogation ?

A+

[invite8b4bd432]

Lorsque la lumière passe dans une lentille (peu importe son type) ne perd t-elle pas de son intensité comme quand elle est réflechi?

J'aimerai savoir comment une lentille agit sur la lumiere

[Tiluc40]

Bonjour,

Oui. Elle perd à la traversée de la première interface air/verre, une partie est réfléchie. Idem à la traversée de l'interface verre/air.

De plus, si le matériau est absorbant, l'intensité diminuera à la traversée de la lentille.

[invite51d17075]

Il y a des cas où la confusion n'est qu'une étape intermédiaire vers une compréhension différente, et meilleure.

bonjour, mais ce cas il me semble utile de preciser qu'on ne parle plus de geometrie euclidienne, afin d'eviter les confusions.
j'ajouterai si on veut developper de savoir si on parle de geometrie projective, hyperbolique ou elliptique par exemple.

l'exemple de la terre est interressant, mais si je creuse un trou entre paris et sydney passant par le centre de la terre, ou est "le chemin le plus court" ?

[invite752e4cdf]

bonsoir,



Quel génie ce Newton ! quel cheminement l'a conduit a trouver ceci ?

Simplement, en poussant ses formules de gravitation à la limite où le dénominateur comme le numérateur deviennent zéro.

De toute façon, l'effet gravitationnel d'un corps massique est une accélération sur tout corps dans son environnement qui ne dépend d'aucune caractéristique propre de ce dernier (mais uniquement de sa position), même pas de sa masse. Alors pourquoi le photon serait-il épargné juste parce qu'il n'a pas de masse.

[Deedee81]

Salut,

l'exemple de la terre est interressant, mais si je creuse un trou entre paris et sydney passant par le centre de la terre, ou est "le chemin le plus court" ?

Il est clair que lorsque l'on prend la géométrie sphérique de la terre comme exemple, il faut toujours bien préciser qu'on se limite volontairement à sa surface.

Simplement, en poussant ses formules de gravitation à la limite où le dénominateur comme le numérateur deviennent zéro.

Précisons que pour Newton la lumière était corpusculaire. Je ne sais pas s'il savait ou considérait que la lumière est sans masse. Peut-être attribuait-il une masse infime aux corpuscules lumineux ?

D'autant que le passage à la limite peut avoir un résultat différent de la valeur m = 0. On n'a aucune garantie. Il suffit de considérer les ondes. Peu après Newton, c'est le modèle ondulatoire de la lumière qui a dominé, avec un hypothétique éther luminifère. La trajectoire des rayons lumineux dépend alors de la densité de cet éther et non de la masse des corps environant. La densité de l'éther peut très bien être constante même près du soleil. La densité peut aussi augmenter près du soleil. La déviation éventuelle n'est en tout cas plus calculable aussi aisément.

Par contre, en relativité générale (et avec une lumière sans éther luminifère et suivant les géodésiques comme n'importe quelle particule), les ondes sont déviées par la masse du Soleil exactement comme n'importe quel corpuscule du moment qu'ils ont la même vitesse.

[Amanuensis]

Précisons que pour Newton la lumière était corpusculaire. Je ne sais pas s'il savait ou considérait que la lumière est sans masse. Peut-être attribuait-il une masse infime aux corpuscules lumineux ?

Cela n'a aucune importance pour la déviation de la lumière par la gravitation. La théorie de la la gravitation de Newton plus le principe d'équivalence fait que la gravitation se présente comme une accélération, et son effet sur quelque chose est indépendant de la masse du quelque chose !

La déviation calculée par Newton prend juste la vitesse de la lumière en compte. La combinaison d'une vitesse tangentielle et d'une accélération radiale donne un rayon de courbure par v²/a.

La vitesse de la lumière était approximativement connue à l'époque de Newton, ce qui permettait d'évaluer ce rayon de courbure.

Contrairement à ce qu'on voit écrit couramment, la théorie de Newton prédit la courbure des rayons lumineux par la gravitation, simplement parce que la lumière n'a pas une vitesse infinie.

La RR d'un côté permet, combinée avec la gravitation de Newton, de corriger la déviation d'un facteur 2 (un terme multiplicatif de 1+v²/c² apparaît), ce qui donne la valeur expérimentale, mais introduit par ailleurs des infinis pour v=c. Ennuyeux.

La RG remet le tout d'aplomb.