Perte d'énergie.

[papy-alain]

Bonjour à tous.
Je place un petit cube métallique dans une chambre noire. Je l'éclaire fortement durant quelques minutes, puis je coupe la lumière. Quand il était éclairé, une partie de la lumière s'est réfléchie dessus, ce qui m'a permis de le voir, mais une autre partie a interagi avec la matière et a provoqué une très légère augmentation de sa température. Quand je coupe la lumière, il revient à température ambiante en émettant des photons dans le spectre de l'infra-rouge. Or, les photons captés initialement possédaient plus d'énergie, puisque leur longueur d'onde était celle de la lumière visible. Où est donc passée l'énergie manquante ?
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[obi76]

Bonjour,

éventuellement en chaleur par conduction (avec la table sur lequel il est posé) ou par convection (avec l'air) par exemple ?

Sinon la longueur d'onde à elle seul ne permet pas de déterminer une énergie. Peut-être avez-vous beaucoup plus de photons dans l'infra rouge émis que de photons reçu dans le visible ?

[papy-alain]

Bonjour,

éventuellement en chaleur par conduction (avec la table sur lequel il est posé) ou par convection (avec l'air) par exemple ?

Sinon la longueur d'onde à elle seul ne permet pas de déterminer une énergie. Peut-être avez-vous beaucoup plus de photons dans l'infra rouge émis que de photons reçu dans le visible ?

Cela signifie-t-il qu'un photon peut se dédoubler pour émettre deux photons d'énergie plus basse ? L'énergie du photon dans le spectre de la lumière visible est telle qu'il n'interagit pas avec les noyaux, mais uniquement avec les électrons périphériques. Ceux-ci reviennent à leur état quantique initial en réémettant ce photon. A quel moment le photon peut il se dédoubler ?

[invitea3eb043e]

Les photons ne se dédoublent pas. D'abord, ils se transforment en chaleur, qui est une agitation des électrons et des noyaux de la matière et ensuite ces électrons vont émettre des infra-rouges sur un spectre large (celui du corps noir).
D'ailleurs les 2 processus absorption-réémission ne sont pas simultanés comme ce serait le cas en optique non-linéaire par exemple.

[A voir en vidéo sur Futura]

[ordage]

Cela signifie-t-il qu'un photon peut se dédoubler pour émettre deux photons d'énergie plus basse ? L'énergie du photon dans le spectre de la lumière visible est telle qu'il n'interagit pas avec les noyaux, mais uniquement avec les électrons périphériques. Ceux-ci reviennent à leur état quantique initial en réémettant ce photon. A quel moment le photon peut il se dédoubler ?

Salut

Les photons interagissent avec la matière (absorption, ré-émission par des atomes "excités", diffusions multiples, etc..).

C'est d'ailleurs ainsi que la quasi- majorité des photons gamma (qq Mev) émis par le processus de fusion au coeur du Soleil ont générés des tas de photons visibles (< 1 eV) après de multiples diffusions.
On peut dire qu'en moyenne un photon gamma résultant de la fusion a généré des millions de photons dans le domaine visible.

Cordialement

[papy-alain]

Salut

Les photons interagissent avec la matière (absorption, ré-émission par des atomes "excités", diffusions multiples, etc..).

C'est d'ailleurs ainsi que la quasi- majorité des photons gamma (qq Mev) émis par le processus de fusion au coeur du Soleil ont générés des tas de photons visibles (< 1 eV) après de multiples diffusions.
On peut dire qu'en moyenne un photon gamma résultant de la fusion a généré des millions de photons dans le domaine visible.

Cordialement

Oui, mais dans le cas de mon exemple, puisqu'un photon ne peut pas se dédoubler et qu'il ressort de mon cube avec une énergie moindre, il y a bien une perte d'énergie, ce qui est impossible. Je ne vois pas, dans ce cas précis, comment expliquer ce phénomène.

[Deedee81]

Salut,

Oui, mais dans le cas de mon exemple, puisqu'un photon ne peut pas se dédoubler et qu'il ressort de mon cube avec une énergie moindre, il y a bien une perte d'énergie, ce qui est impossible. Je ne vois pas, dans ce cas précis, comment expliquer ce phénomène.

Comme expliqué par Jean-Paul, les photons initiaux (une partie) sont absorbés. Ils ne sont nis réémis ni dédoublés. Ils disparaissent.

Leur énergie est transformée, pour un solide, essentiellement sous forme de vibrations du réseau moléculaire.

Puis ces molécules vibrantes vont réemettre sous forme de photons infrarouge. Des photons beaucoup plus nombreux que ceux initialement absorbés.

Note qu'un photon divisé en deux, c'est rare, mais ça peut se produire. Par exemple, dans la calcite (biréfringence, le photon initial est divisé en deux photons d'énergie moitié).

La aussi il s'agit d'une absorption - émission, mais immédiate. Je ne connais pas le détail exact de ce mécanisme.

[invitea3eb043e]

J'ai peur d'une confusion possible : dans la calcite biréfringente, le photon ne change pas de fréquence ni d'énergie, il peut apparaître sous 2 polarisations avec des probabilités qui dépendent de la géométrie.
Mais en optique non-linéaire, si on envoie un faisceau de fréquence w1, il peut en générer deux de fréquences w2 et w3 de telle manière que :
w1 = w2 + w3
On peut parler de dédoublement de photon quoique on utilise peu la théorie quantique pour expliquer cela.
Ca s'appelle un oscillateur paramétrique et c'est utilisé pour créer de l'infra-rouge à partir d'un laser visible, mais le mécanisme est très différent de l'absorption-réémission dont on parle ici.

[Deedee81]

J'ai peur d'une confusion possible

En effet, je me suis mélangé les pinceaux.

Merci de la rectification.