[Indice de Réfraction] Qu disent les atomes ?

[invite4ef0f27b]

Bonjour !

tout le monde ici, connaît ce qu'est un indice de réfraction, cette raison qui engendre des dispersions de la lumière provoquant ainsi nos jolis arc-en-ciels, et bien d'autres phénomènes comme le Bremsstrahlung.

Ma question : Comment la lumière est freinée au niveau quantique ?

Je me posais cette question, et je pensais différentes raison :

1- le matériaux possède une masse, il courbe donc l'espace et le temps s'écoule moins vite dans le matériaux !
Ce n'est pas une hypothèse, c'est vrai, mais les effets sont vraiment trop ridiculement petits. Donc à jeter.

2- une suite de collisions (absorption, émission) ? sachant qu'un laser peut traverser de l'eau et rester cohérent, alors une partie de la diffusion doit engendré des états qui le sont encore, or c'est difficilement envisageable dans un milieu non ordonné, très soumis à la décohérence.

3- tels les éléctrons dans le graphène qui perdent leur masse, les photons acquéraient une masse dans le milieu...


Donc, j'arrête de me poser la question, et je vous demande d'éclairer un peu ma lanterne. (SVP!)

Merci d'avance.
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[invite6dffde4c]

Bonjour.
Non. Il n'y a pas de collisions ni du Bremsstrahlung ni des effets relativistes.
On n'utilise pas le modèle des particules (photons) pour expliquer l'indice de réfraction. On utilise le modèle ondulatoire (ondes électromagnétiques).
Je vous recopie une explication que j'ai déjà donnée dans le forum, car c'est un sujet récurrent.

Le ralentissement de la lumière dans un milieu est le résultat de l'interaction du champ électrique de l'onde avec les électrons de la matière. Donc, ce n'est pas simplement une question d'énergie de photons.
Dans la matière, le champ électrique de la lumière fait osciller les électrons, même s'ils restent liés à leur atome. L'amplitude de cette oscillation dépend des caractéristiques du matériau. Mais la fréquence est celle de l'onde.
C'est électrons accélérées (car ils oscillent) émettent une onde électromagnétique de même fréquence et en retard de phase dans les toutes les directions. Le jeu des interférences fait que seules les ondes dirigées en avant et en arrière donnent des interférences constructives. On peut ignorer les autres. Le résultat que l'on voit quand une onde entre dans un diélectrique, est une onde qui part en arrière que nous appelons "onde réfléchie" qui est le résultat de l'addition des ondes émises à différentes profondeurs dans le diélectrique. Vers l'avant, nous avons ce qui reste de l'onde incidente (qui s'est atténué en faisant osciller les électrons), plus les ondes émises à différents profondeurs avec leurs déphasages. Le résultat de l'addition est une onde qui semble s'être propagé moins vite que dans le vide.
Évidemment, on ne va pas s'emmquiquiner à faire ce calcul à chaque fois et on utilise un modèle mathématique qui consiste à attribuer une vitesse de propagation plus lente dans le diélectrique (ce qui définit l'indice de réfraction), ainsi que des règles pour calculer l'amplitude de l'onde transmisse et réfléchie à partir des indices de réfraction.
La dépendance de l'indice de réfraction avec la fréquence provient de la réponse des électrons en fonction de la fréquence.
Au revoir.

[invitef17c7c8d]

Bonjour !

tout le monde ici, connaît ce qu'est un indice de réfraction, cette raison qui engendre des dispersions de la lumière provoquant ainsi nos jolis arc-en-ciels, et bien d'autres phénomènes comme le Bremsstrahlung.

Ma question : Comment la lumière est freinée au niveau quantique ?

Je me posais cette question, et je pensais différentes raison :

1- le matériaux possède une masse, il courbe donc l'espace et le temps s'écoule moins vite dans le matériaux !
Ce n'est pas une hypothèse, c'est vrai, mais les effets sont vraiment trop ridiculement petits. Donc à jeter.

2- une suite de collisions (absorption, émission) ? sachant qu'un laser peut traverser de l'eau et rester cohérent, alors une partie de la diffusion doit engendré des états qui le sont encore, or c'est difficilement envisageable dans un milieu non ordonné, très soumis à la décohérence.

3- tels les éléctrons dans le graphène qui perdent leur masse, les photons acquéraient une masse dans le milieu...


Donc, j'arrête de me poser la question, et je vous demande d'éclairer un peu ma lanterne. (SVP!)

Merci d'avance.

Tu veux savoir comment freiner la lumière au niveau quantique, mais tu ne fais appel qu'à des arguments classiques dans tes propositions.

Il faut en fait partir de la relation d'incertitude d'Heisenberg.
Il faut que la lumière soi sous sa forme ondulatoire et pas corpusculare.

Car dans le cas contraire, l'incertitude sur la vitesse augmente son énergie cinétique.