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Support d'une onde



  1. #1
    karlito33

    Red face Support d'une onde


    ------

    Bonjour,

    Je ne trouve pas de réponse alors je viens demander ici, on dirait que certains savent de quoi ils parlent : )

    J'aimerais, s'il vous plait, que quelqu'un m'explique comment se propage une onde. Quel est son support ?

    Quel enchaînement de modifications physiques lui permet de se propager ? Qu'est ce qui est modifié et comment ?

    L'espace temps, certainement, mais de quelle façon ? Il est déjà difficile pour moi de conceptualiser ce tissus de l'espace temps.

    -----
    Dernière modification par karlito33 ; 05/04/2013 à 11h45.

  2. #2
    karlito33

    Re : Support d'une onde

    Apparemment, l'onde ne peut être dissociée des particules qui la porte et ce serait donc ces particules le support.

  3. #3
    f6bes

    Re : Support d'une onde

    Bjr à toi,
    Faudrait , pour commençer , SAVOIR de...quelle onde , tu parles ? Ondes mécaniques ondes OEM !
    Faut toujours etre préçis dans une demande.
    Une onde OEM n' a PAS de support.
    A+
    Ne tiens pas a etre puching ball... (penser à regarder vos MP, )

  4. #4
    LPFR

    Re : Support d'une onde

    Bonjour.
    Je suis d'accord avec F6bes. Les ondes mécaniques ont besoin d'un support matériel et les ondes électromagnétiques n'ont pas besoin de support. Elles se propagent dans le vide.
    Certains dissent que le support des ondes électromagnétiques et le champ électromagnétique. Je ne partage pas leur opinion.
    Au revoir.

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Support d'une onde

    Bonjour,

    Comme f6bes l'a dit, toutes les ondes n'ont pas de support. Une onde, c'est avant tout la variation périodique d'une grandeur physique dans le temps et l'espace. Et les ondes électromagnétiques n'ont pas d'autre support qu'elle-même : elles se propagent avec une variation périodique des champs électriques et magnétiques. Tu peux imaginer un vaisseau spatial avec des gens qui font leur gymnastique : ils lèvent et abaissent les mains. Pendant le voyage, la position des mains décrit ainsi une onde (les mains avancent avec le vaisseau et en même temps elles font un mouvement de va et vien), mais aucun support matériel n'est nécessaire pour le déplacement du vaisseau.

    Prenons maintenant une onde mécanique.

    Commençons par une onde tel qu'une corde de guitare. La vibration est perpendiculaire à la trajectoire de l'onde (qui se propage le long de la corde, sauf dans le cas d'ondes stationnaires). On parle d'ondes transversales. Lorsqu'une partie de la corde s'éloigne latéralement, elle "tire" mécaniquement sur les portions de la corde située de part et d'autre. En fonction de l'élasticité de la corde, cela donne une vibration de la corde qui se propage.

    On le voit, cela ne peut marcher que si le matériau est solide puisqu'une partie doit tirer sur une autre.

    Prenons maintenant le son. Son support, c'est l'air (il se propage aussi dans l'eau, dans la roche). Or l'air est un gaz : pas d'ondes transversales. Cette fois l'onde se propage de manière longitudinale : la vibration se fait d'avant en arrière dans le sens de la propagation. L'onde se propage car une petite fraction d'air comprimé, en se détendant, va pousser sur l'air devant et derrière. La grandeur qui varie ici est la pression. Si tu veux visualiser ça, tu peux imaginer une série de ressort attachés bout à bout, en ligne (exemple http://www.sci-cult.ulg.ac.be/exp2012.html , la deuxième image).

    Pour les vagues, le support c'est l'eau. Les ondes sont transversales mais c'est un cas spécial : ce sont des ondes de surface. Ici, ce qui "pousse" c'est la gravité, le poids de la vague. Et comme l'eau est incompressible, en poussant vers le bas, ça pousse l'eau devant et derrière la vague.
    Dernière modification par Deedee81 ; 05/04/2013 à 12h18.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  7. #6
    karlito33

    Re : Support d'une onde

    Je parlais d'une onde électromagnétique bien entendu sinon la question du support ne se posait pas.

    A priori si, les ondes électromagnétiques ont comme support les particules qui leurs sont associées car, si une onde se propage dans le vide sans être supportée par une particule alors comment définir une onde electromagnetique concrètement ? Car elle doit alors avoir une essence pour se propager et pas juste être la variation énergétique d'un élément, impossible si il n'y a pas d'élément.

    Si on dit : "elle se propage dans le vide" alors elle est constituée de quelque chose et n'est pas juste une variation énergétique qui se propage, car une variation énergétique doit avoir un support.
    Si on dit : "elle est toujours associée à une particule qui est en fait son support" alors elle peut être définie comme une variation énergétique.
    Dernière modification par karlito33 ; 05/04/2013 à 13h19.

  8. #7
    LPFR

    Re : Support d'une onde

    Re.
    Ceci est une affirmation gratuite et fausse:
    Citation Envoyé par karlito33 Voir le message
    ...
    Si on dit : "elle se propage dans le vide" alors elle est constituée de quelque chose et n'est pas juste une variation énergétique qui se propage, car une variation énergétique doit avoir un support.
    ...
    Un volume d'espace vide avec du champ électrique (même électrostatique) à une densité d'énergie (que l'on sait calculer) due à ce champ. Même chose pour un volume vide dans lequel il y a du champ magnétique.

    La dualité onde particule correspond à deux modèles distincts utilisés pour expliquer des phénomènes reliés aux ondes électromagnétiques et/ou photons.
    Mais c'est soit l'un soit l'autre. Soit vous utilisez le modèle EM et vous ne parlez pas de particules, soit vous utilisez le modèle de particules (photons) et vous ne mentionnez pas le mot "ondes".

    Pour être complet, il fut dire que dans certaines expériences, la lumière se comporte en même temps comme une onde et comme une particule. Dans ce cas, les deux modèles ondes et photons classiques ne fonctionnent plus et il faut utiliser le modèle de l'électrodynamique quantique dans lequel des photons (d'un autre type) transportent une amplitude de densité de probabilité de trouver le photon, et cette amplitude s'additionne en tenant compte de la phase.
    A+

  9. #8
    karlito33

    Re : Support d'une onde

    Mais dans ce cas qu'est ce que le champ magnétique ? Si il n'est pas supporté par des particules. Quel est son support ?

  10. #9
    coussin

    Re : Support d'une onde

    Déjà faut s'entendre sur une définition précise de "support"... Sans ça, on parle dans le vide là

  11. #10
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Support d'une onde

    Quelques précisions peut-être pour essayer d'y voir plus clair.

    EDIT croisement avec coussin. Je jure que je n'ai pas écrit le (1) ci-dessous après le message de coussin

    1) Je ne parlerais pas vraiment de support dans le cas des onde électromagnétiques. Dire que les photons (ou autre) sont le support de l'onde n'est pas très logique (oui, c'est vrai, j'ai employé le mot support plus haut, mea culpa, je n'aurais pas dû ). Après-tout, dans une onde mécanique, air, corde vibrante : l'onde se propage mais le support (l'air, l'eau, la corde) ne se propage pas. Il y a un phénomène actif qui se propage (l'onde) et un phénomène (presque) passif qui ne se propage pas : le support ("presque" passif car il vibre, ce qui n'est pas totalement passif).

    2) Contrairement à des ondes mécaniques, dans le cas des ondes électromagnétiques on a bien propagation de quelques chose de "matériel" (en incluant les photons dans la matière, en général on réserve plutôt ce mot aux fermions). L'onde mécanique n'implique pas le déplacement macroscopique de matière, c'est juste l'état modifié du support qui se propage.

    3) Qu'on considère les ondes électromagnétiques comme un "champ électrique et magnétique", ou comme "des petits corpuscules" ou comme des "particules quantiques, les photons" ou comme un "fluide" (selon les modèles, un modèle corpusculaire classique c'est assez ancien : Newton par exemple), il n'y a aucun mal à imaginer un déplacement sans support. Comme un boulet que l'on lance.
    (il se déplace dans l'espace-temps, mais il serait faux de considérer l'espace-temps comme un support matériel. Ce n'est que l'ensemble des relations métriques entre objets. Ce n'est qu'en présence de gravité qu'il y a "un petit quelque chose" : le champ gravitationnel. Mais restons en là sur ce point car si on y mêle la relativité générale, on n'est pas sorti de l'auberge espagnole).

    4) Le fait qu'un objet se déplace n'empêche pas qu'une certaine grandeur varie pendant son déplacement. J'avais pris l'exemple des mains qui se lèvent et s'abaissent dans un vaisseau spatial. Ici c'est la valeur des champs électriques et magnétiques du champ électromagnétique qui varie en se propageant. Dans le cas des photons c'est la phase de l'amplitude quantique de probabilité (notons que tout ce qui est quantique c'est aussi fort difficile à interpréter en "langage de tous les jours", il existe d'ailleurs une bonne dizaines d'interprétations physiquement équivalentes !)

    5) L'énergie de l'onde électromagnétique ne varie pas lors de son déplacement !!!! (pour une onde plane. Si l'onde est sphérique, elle diminue comme 1/r², mais en tout cas elle n'oscille pas).
    L'énergie de l'onde est donnée par le carré de l'amplitude de l'onde = le maximum de la valeur du champ électrique. Ce n'est pas l'énergie qui varie (c'est la valeur instantanée des champs E et M, c'est la phase de l'onde électromagnétique = dans ce cas d'espèce à la phase de l'amplitude quantique de probabilité)
    Par contre, lors d'interférences c'est une toute autre histoire et là aussi ça peut vite devenir compliqué à expliquer en langage de tous les jours.

    6) Tout ceci peut s'appliquer à des champs statiques, champ magnétique par exemple. Est-ce qu'on se pose la question du support d'un nuage de goutte d'eau dans l'espace ????? Pourquoi le demander pour le champ magnétique ????

    EDIT par contre le (6) je l'ai écrit après lecture du message 8.
    EDIT bis : un champ magnétique statique c'est des photons "virtuels" : évitons pour le moment d'entrer dans ces eaux quantiques troubles. C'est déjà assez compliqué comme ça
    Dernière modification par Deedee81 ; 05/04/2013 à 14h06.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  12. #11
    karlito33

    Re : Support d'une onde

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    EDIT bis : un champ magnétique statique c'est des photons "virtuels" : évitons pour le moment d'entrer dans ces eaux quantiques troubles. C'est déjà assez compliqué comme ça
    Justement c'est ce que je demande.

    Le "support" c'est ce qui fait que la chose existe. Le support du nuage de goutte d'eau dans l'espace, c'est la matière, je sais à peu près comment elle est constituée. Le support de l'electricité sont les electrons.

    Si une onde électromagnetique est un champ magnetique qui se propage et si un champ magnetique est constitué d'une onde electromagnetique.

    Alors qu'est ce qu'un champ magnetique ou qu'est ce qu'une onde electromagnetique physiquement ? Concrètement ?

    Quel est leur support ? Si on dit que c'est l'espace temps qui se modifie alors qu'est ce qui est modifié dans l'espace temps pour pouvoir dire que ce champ magnetique, ou cette onde electromagnetique existe ?

    Si on dit qu'un champ magnetique est constitué de particules apparentées à des photons, alors le support d'une onde electromagnetique est la particule qui lui est "associé", comme je disais.

    Il y a bien quelque chose qui existe pour pouvoir dire qu'il y a une onde electromagnetique ou un champ magnetique à cet endroit. Apparemment ce ne sont pas des particules d'après ce que vous dites.

    (je me doute bien qu'il y a une réponse et que je ne la comprends pas et c'est ce que je demande aujourd'hui, à comprendre)

  13. #12
    curieuxdenature

    Re : Support d'une onde

    Citation Envoyé par karlito33 Voir le message
    Mais dans ce cas qu'est ce que le champ magnétique ? Si il n'est pas supporté par des particules. Quel est son support ?
    Bonjour

    un champ n'a pas besoin de support, ça fonctionne très bien dans le vide absolu, voir la réponse exhaustive de Deedee81.

    Selon A. Einstein, le champ magnétique (statique) est un effet relativiste dû aux électrons en mouvement et le champ de gravitation n'est rien d'autre qu'un effet relativiste dû à la présence de matière, qui n'a pas besoin d'être en mouvement par contre.

    Pour l'échange de particules, il peut être virtuel, donc impossible à mettre en évidence par la mesure, ou il peut être réel si cet échange fait suite à une variation entre les deux protagonistes, de distance par exemple.
    Un électron immobile dans un champ magnétique ne laisse rien voir, mais s'il bouge il y a un échange d'Onde Electro-Magnétique qu'on peut détecter et mesurer.
    L'electronique, c'est fantastique.

  14. #13
    curieuxdenature

    Re : Support d'une onde

    Il y a bien quelque chose qui existe pour pouvoir dire qu'il y a une onde electromagnetique ou un champ magnetique à cet endroit.
    Champ magnétique et champ électrique sont des notions de champs statiques qui comme leurs noms l'indiquent donnent des forces (une force n'est pas une énergie, un ressort tendu ne produit pas de travail...)

    Le champ electromagnétique est indissociable de ces deux champs en ce sens qu'il est une manifestation de l'échange d'énergie entre des particules chargées ET en mouvement.
    Le photon, résultat tangible de ce genre d'échange est lancé entre les deux parties, exactement comme une balle qui sort d'un pistolet n'a pas besoin de support pour se déplacer.
    L'electronique, c'est fantastique.

  15. #14
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Support d'une onde

    Citation Envoyé par karlito33 Voir le message
    Alors qu'est ce qu'un champ magnetique ou qu'est ce qu'une onde electromagnetique physiquement ? Concrètement ?
    Des photons.

    Ils ne sont pas très différents des électrons en réalité (au niveau fondamental, je vais décrire leur différence). Ce qui devrait te satisfaire puisque les électrons ne semble pas te poser de problème.

    Fondamentalement, les particules quantiques ont toute même nature et sont toutes décrites de la même manière. Seules quelques unes de leurs propriétés changent.

    P.S. comme je l'ai dit, je n'aime pas dire qu'une particule est son propre support. Ca n'a pas vraiment de sens pour moi. Un support c'est quelque chose qui soutient autre chose. Comme une table sous une tasse ou comme l'eau pour les vagues. Pour moi, les gouttes d'eau dans l'espace n'ont PAS de support. Bon, mais tout ça c'est juste une question de définition du mot support. Coussin nous avait prévenu

    Ici, ce qui est différent est (pour l'essentiel) :
    - les électrons ont une masse propre, pas les photons. Ce qui fait que les photons se déplacent toujours à la vitesse limite 'c' de la relativité. Mais en soit ce n'est pas capital (il existe des "vecteurs d'interactions" massifs : les bosons W et Z pour les forces faibles).
    - Les électrons ont une charge électrique et pas les photons (à nouveau, ce n'est pas si important : les neutrons et les neutrinos non plus n'ont pas de charge électrique)
    - Les électrons ont un spin 1/2 et les photons un spin 1 (c'est l'analogue en physique classique des toupies qui tournent sur elles-mêmes. On parle d'ailleurs dans les deux cas de "moment angulaire"). Ce dernier point leur donne un caractère très différent. Les électrons ne peuvent pas se trouver à deux exactement dans le même état quantique (principe d'exclusion de Pauli), alors que les photons ont plutôt tendance à se trouver dans le même état (comportement "grégaire"). C'est lié au théorème spin-statistique qui mélange intimement relativité et mécanique quantique (et qui est très abstrait).

    - Le prince d'exclusion explique (en partie, la répulsion électrostatique joue aussi) la stabilité de la matière : sans lui, tous les électrons s'effondreraient près du noyau (sur l'orbite de plus basse énergie) et il n'y aurait pas d'éléments chimiques différents.
    - Le comportement grégaire des photons explique des effets comme le laser

    Notons que dans un cas d'un champ magnétique stationnaire, ces photons sont échangés entre (par exemple) un aimant et un morceau de fer. Ils disparaissent donc juste après avoir été émis et ne sont pas directement observés (comme un rayon lumineux). C'est pour cela qu'un parle de "photon virtuel".

    EDIT je suis trop bavard ça fait deux fois que j'ai un croisement
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  16. #15
    karlito33

    Re : Support d'une onde

    D'accord, merci.

    Donc la réponse c'est qu'une onde électromagnétique est en fait constitué de particules, les photons.

  17. #16
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Support d'une onde

    Citation Envoyé par karlito33 Voir le message
    Donc la réponse c'est qu'une onde électromagnétique est en fait constitué de particules, les photons.
    C'est ça.

    C'est la description de la théorie quantique des champs, mais il me semble que c'est un peu ce que tu cherchais.
    (attention de ne pas trop voir les photons comme de "petits corpuscules". Les particules quantiques ont la "salle manie" d'avoir des comportements qui n'ont aucune correspondance avec tout ce qu'on peut voir au quotidien. D'ailleurs, pour moi une particule quantique est une "onde non classique" plus qu'un corpuscule. Façon de voir qui même là n'est pas entièrement partagée !!!!).
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  18. #17
    albanxiii
    Modérateur

    Re : Support d'une onde

    Bonjour,

    Pour une description classique (au sens non quantique) relativiste de l'électrodynamique, voir le cours "Théorie classique des champs" d'Alain Laverne, disponible dans la bibliothèque virtuelle de physique (en haut du forum de physique).
    Pour une description quantique relativiste de l'électrodynamique, voir le cours "Rayonnement quantique", puis ensuite le cours "Sur le champ", et enfin le cours "La clé des champs" d'Alain Laverne, au même endroit. C'est d'un niveau plutôt élevé, ça a été enseigné en M2.

    Na connaissant pas le niveau d'étude de karlito33, ces cours sont peut-être inadaptés, mais ça peut intéresser d'autres lecteurs.

    @+
    Not only is it not right, it's not even wrong!

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