Photon, onde et vitesse de propagation

[afterhoursss]

Bonjour,

J'aimerais svp avoir quelques précisions sur les notions de vitesse de propagation des ondes électromagnétiques.

Ce que je comprends c'est que toutes les ondes électromagnétiques ont la même vitesse dans le vide et ce qu'elle que soit la fréquence

Quand une onde se déplace dans un milieu qui n'est pas le vide, sa vitesse est inférieure à c la vitesse de la lumière et dépend de l'indice de réfraction du milieu traversé (ou de la fréquence de l'onde ? J'ai déjà un doute sur ce point )

Ma plus grosse interrogation est celle-ci : alors qu'on affirme qu'un photon a une vitesse égale à celle de la lumière et qu'un photon est une onde électromagnétique, comment se fait-il que si dans un milieu autre que le vide la vitesse d'une onde électromagnétique décroit alors que celle du photon ne change pas ? Est-ce absurde de ma part de vouloir comparer vitesse de propagation d'une onde et vitesse d'un photon ?

Je remercie par avance ceux qui arriveront à m'éclairer sur ce point
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[DuckDDR]

Bonjour afterhoursss,

Quand une onde se déplace dans un milieu qui n'est pas le vide, sa vitesse est inférieure à c la vitesse de la lumière et dépend de l'indice de réfraction du milieu traversé (ou de la fréquence de l'onde ? J'ai déjà un doute sur ce point )

ça dépend bien de l'indice optique du milieu, la fréquence est indépendante du milieu.

un photon est une onde électromagnétique

C'est paradoxal ce que tu dis, le photon a été inventé pour donner un aspect de flux corpusculaire à la lumière pour éviter de l'interpréter comme une onde justement. Le photon ne peut donc pas en être une.

[DuckDDR]

http://media4.obspm.fr/public/AMC/pa...opagation.html

Le bas de cette page peut intéresser!

[afterhoursss]

Bonjour DuckDDR,

Merci pour votre retour rapide.

Encore une question si je peux me permettre concernant la première partie de la réponse que vous m'avez apportée.

Si la fréquence est indépendante et que c'est donc bien l'indice de réfraction qui influence la vitesse de propagation de l'onde, comment se fait-il que je lise que dans un milieu dit dispersif c'est la fréquence de l'onde qui influence la vitesse ?

Cela voudrait dire que dans un milieu autre que le vide, une onde a une vitesse moindre que celle de la lumière et que dans un milieu dit dispersif une onde en fonction de sa fréquence (UV, IR, lumière...) aura une vitesse différente.

Je ne suis pas sur de bien comprendre l'indice de réfraction (en fonction de quoi il est calculé et ce qu'est un milieu dispersif)

Merci par avance

[A voir en vidéo sur Futura]

[DuckDDR]

Merci pour votre retour rapide.

De rien!

Si la fréquence est indépendante et que c'est donc bien l'indice de réfraction qui influence la vitesse de propagation de l'onde, comment se fait-il que je lise que dans un milieu dit dispersif c'est la fréquence de l'onde qui influence la vitesse ?

Attention, moi j'ai dit que la fréquence était indépendante du milieu, pas que la vitesse était indépendante de la fréquence .

Je ne suis pas sur de bien comprendre l'indice de réfraction (en fonction de quoi il est calculé et ce qu'est un milieu dispersif)

L'indice de réfraction correspond au rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide et la vitesse de propagation (vitesse de phase ie d'un "point" particulier de l'onde) de la lumière dans le milieu. Si le milieu est dispersif c'est que l'indice optique dépend de la longueur d'onde, donc si la lumière n'est pas monochromatique (qu'elle est la superposition d'onde de longueurs d'ondes différentes) chacune de ses composantes va se propager à une vitesse différente.

[afterhoursss]

Donc si je comprends bien :

Quand une onde parcours un milieu autre que le vide, sa fréquence ne change pas mais sa vitesse est modifiée du fait de de l'indice de réfraction et donc par conséquent sa longueur d'onde est modifiée également. Dans ce cas la longueur d'onde varie en fonction de l'indice optique.

Dans le cas d'un milieu dispersif et de 2 ondes de fréquence différente arrivant dans ce milieu, la modification de leur vitesse ne sera pas la même du fait de leur fréquence différente.

On est d'accord pour dire que leur longueur d'onde sera bien modifiée mais pas dans la même proportion ? enfin dire que dans un milieu dispersif l'indice optique dépend de la fréquence ou de la longueur d'onde, cela revient-il au même ?

Merci

[albanxiii]

Bonjour,

et qu'un photon est une onde électromagnétique

NON !!!

@+

[LPFR]

Bonjour.
Je vous recopie une explication que j'avais donnée dans le temps à propos de l'indice de réfraction:

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.
Ces 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.

[afterhoursss]

@ LPFR : merci pour votre réponse

Pouvez-vous me donner une réponse si vous avez le temps sur les questions suivantes que j'avais posées un peu plus haut :

Si je comprends bien : quand une onde parcours un milieu autre que le vide, sa fréquence ne change pas mais sa vitesse est modifiée du fait de de l'indice de réfraction et donc par conséquent sa longueur d'onde est modifiée également. Dans ce cas la longueur d'onde varie en fonction de l'indice optique.

Dans le cas d'un milieu dispersif et de 2 ondes de fréquence différente arrivant dans ce milieu, la modification de leur vitesse ne sera pas la même du fait de leur fréquence différente.

On est d'accord pour dire que leur longueur d'onde sera bien modifiée mais pas dans la même proportion ? enfin dire que dans un milieu dispersif l'indice optique dépend de la fréquence ou de la longueur d'onde, cela revient-il au même ?

Merci

[DuckDDR]

Quand une onde parcours un milieu autre que le vide, sa fréquence ne change pas mais sa vitesse est modifiée du fait de de l'indice de réfraction et donc par conséquent sa longueur d'onde est modifiée également. Dans ce cas la longueur d'onde varie en fonction de l'indice optique.
Dans le cas d'un milieu dispersif et de 2 ondes de fréquence différente arrivant dans ce milieu, la modification de leur vitesse ne sera pas la même du fait de leur fréquence différente.

Je suis d'accord.

On est d'accord pour dire que leur longueur d'onde sera bien modifiée mais pas dans la même proportion ?

On est d'accord seulement dans le cas où les ondes n'ont pas la même fréquence (mais elles pourraient avoir la même longueur d'onde dans le vide) puisque l'indice de réfraction est différent.

enfin dire que dans un milieu dispersif l'indice optique dépend de la fréquence ou de la longueur d'onde, cela revient-il au même ?

Oui c'est équivalent. En toute rigueur le milieu est dispersif lorsque la relation entre et (relation de dispersion) n'est pas linéaire. De fait, si tu regardes la vitesse de phase par définition et que tu remplaces par sa valeur donnée par la relation de dipersion le ne va pas se simplifier et on a donc qui est une condition de dispersivité, si au lien de remplacer on remplace , même problème, on a de façon équivalente .

[afterhoursss]

Super ! Merci beaucoup

Dernier petit point, vous dites :

On est d'accord seulement dans le cas où les ondes n'ont pas la même fréquence (mais elles pourraient avoir la même longueur d'onde dans le vide) puisque l'indice de réfraction est différent.

Ah quoi faites-vous référence quand vous dites : "mais elles pourraient avoir la même longueur d'onde dans le vide" ? 2 ondes de fréquence différentes ont bien une longueur d'onde différente dans le vide ?

[DuckDDR]

Oups! C'est vrai je me suis très mal exprimé (et mal relu) ce que j'ai écrit n'ai pas physiquement cohérent... Je pensais d'un point de vue mathématique: "si les deux ondes arrivent toutes les deux avec la longueur d'onde mais à deux fréquences différentes leurs longueurs d'onde dans le matériaux sera différente vu que " - Mais je vous l'accorde physiquement ça ne veut rien dire!

[afterhoursss]

Ok ! En tout cas merci bcp pour toutes ces réponses

Bonne soirée

[Zefram Cochrane]

Bonsoir,
La réfréction de la lumière obéît à la loi des sinus :
Soit un triangle de coté A (d'angle a) B (d'angle b) et C (d'angle c) un triangle tel que


j'utilise x pour le produit vectoriel parce que je ne connait pas la formule en Latex




d'où

d'où ma question par rapport à la réfraction:

Si on considère la vitesse de la lumière dans le milieu 1 et la vitesse de la lumière en milieu 2.

correspond à une vitesse normal commune au milieu 1 et 2.

Quel sens physique lui donner?
Y a t'il une relation entre le vecteur et le principe de moindre action?
Cordialement,
Zefram

[LPFR]

@ LPFR : merci pour votre réponse

Pouvez-vous me donner une réponse si vous avez le temps sur les questions suivantes que j'avais posées un peu plus haut :

Si je comprends bien : quand une onde parcours un milieu autre que le vide, sa fréquence ne change pas mais sa vitesse est modifiée du fait de de l'indice de réfraction et donc par conséquent sa longueur d'onde est modifiée également. Dans ce cas la longueur d'onde varie en fonction de l'indice optique.

Dans le cas d'un milieu dispersif et de 2 ondes de fréquence différente arrivant dans ce milieu, la modification de leur vitesse ne sera pas la même du fait de leur fréquence différente.

On est d'accord pour dire que leur longueur d'onde sera bien modifiée mais pas dans la même proportion ? enfin dire que dans un milieu dispersif l'indice optique dépend de la fréquence ou de la longueur d'onde, cela revient-il au même ?

Merci

Bonjour;
Je vois que j'ai fait un flop avec mon explication du post #8.
Premièrement, les explications que l'on vous avait données précédemment était correctes.
(Comme le sont celles qui ont suivi).
Mon explication avait pour but que vous compreniez pourquoi la lumière se comporte différemment suivant sa fréquence, quand elle est dans un solide, où elle interagit avec des électrons.
Deuxièmement, quand on dit que la lumière change de longueur d'onde dans un diélectrique, on utilise un modèle mathématique qui décrit très bien ce que l'on observe, mais pas du tout ce qui se passe physiquement. L'onde incidente ne change pas de longueur d'onde. La seule chose qui change dans une onde dans un diélectrique est qu'elle change d'amplitude du fait qu'elle excite des électrons qui, eux, produisent une nouvelle onde.

Mais ce n'est pas la peine que je recommence, vu que mon explication précédente n'a servi à rien.
Au revoi

[stefjm]

[...]
Deuxièmement, quand on dit que la lumière change de longueur d'onde dans un diélectrique, on utilise un modèle mathématique qui décrit très bien ce que l'on observe, mais pas du tout ce qui se passe physiquement.[...]

Bonjour,

Macro-modélisation globale en ne considérant que ce que l'on observe de loin, en considérant un modèle d'entrée-sortie et sans détailler l'interaction locale.

ou

Micro-modélisation locale en ne considérant que ce que l'on observe de près, en considérant un modèle d'entrée-sortie plus fin qui détaille l'interaction locale.

Les deux modèles sont physiques, puisque décrivant et permettant des prédictions correctes tous les deux.

Cordialement.

[Zefram Cochrane]

Bonjour,
Je voudrais que tu précise ce que sont des interférences constructives en opposition aux autres que l'on peut ignorer STP?

[f6bes]

Bonjour,

J'aimerais svp avoir quelques précisions sur les notions de vitesse de propagation des ondes électromagnétiques.

Ce que je comprends c'est que toutes les ondes électromagnétiques ont la même vitesse dans le vide et ce qu'elle que soit la fréquence

Quand une onde se déplace dans un milieu qui n'est pas le vide, sa vitesse est inférieure à c la vitesse de la lumière et dépend de l'indice de réfraction du milieu traversé (ou de la fréquence de l'onde ? J'ai déjà un doute sur ce point )

Ma plus grosse interrogation est celle-ci : alors qu'on affirme qu'un photon a une vitesse égale à celle de la lumière et qu'un photon est une onde électromagnétique, comment se fait-il que si dans un milieu autre que le vide la vitesse d'une onde électromagnétique décroit alors que celle du photon ne change pas ? Est-ce absurde de ma part de vouloir comparer vitesse de propagation d'une onde et vitesse d'un photon ?

Je remercie par avance ceux qui arriveront à m'éclairer sur ce point

Bonjour à toi,
Ca vaut ce que ca vaut ( c'est simpliste). Mais je pense que ça réponds à la question.

http://forums.futura-sciences.com/ph...seur-de-c.html

Bon WE

[Zefram Cochrane]

Bonjour,
Je lisais quelques liens wiki sur la réfraction http://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9fraction et m'est venu les idées suivantes:
Puisqu'une onde électromagnétique est une onde transversale, j'ai imaginé un coton tige de longueur
si mon conton tige évolue dans le milieu 1 avec une vitesse V1 et q'une des extrémité du conton tige entre dans un milieu où la vitesse est V2 < V1 alors le conton tige va pivoter d'un certain angle et finira par entrer dans le milieu 2 avec une vitesse V2.

Est ce que l'image est correcte?
Cordialement,
Zefram

[LPFR]

Bonjour.
Non. Elle n'est pas correcte en raison de la tige.
Un front d'onde n'est pas "solidaire".
Mais on obtient le même résultat en utilisant le principe de Huygens au lieu d'un coton-tige.
Au revoir.

[kalish]

sans vouloir pinailler il y a une affirmation qui m'intéresse, c'est quand vous dites que l'onde réfléchie est la somme des ondes réémises à différentes profondeurs, oui et non. L'interface joue quand même un rôle important puisque sinon les miroirs de bragg ne serviraient à rien.

Ah et pour l'auteur, le photon est le quanta associé à l'onde électromagnétique, pas l'onde électromagnétique.

[arrial]

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.

Bonjour,
Peut'on envisager une accélération ? « http://www.larecherche.fr/savoirs/ph...-01-2003-85137 »
@+

[afterhoursss]

Bonjour LPFR,

Je vous remercie pour votre retour.

Au contraire votre explication pratique de ce qui se passe physiquement lorsqu'un rayon entre dans un milieu autre que le vide était très instructive. Je vous remercie pour vos explications mais effectivement je cherchais dans un premier temps à mettre les bons termes au bon endroit

Cordialement