Lumière et mouvement transversal de la source lumineuse

[Franc84]

Bonjour,

Le rayon lumineux dans une direction a «une vitesse limite», mais qu'est ce qui permet de dire qu'il ne conserve pas une partie du mouvement transversal de la source lumineuse?

Je m'explique: si on est dans un train en marche et que l'on laisse tomber une balle de tennis sur le sol, s'il n'y avait pas le frottement de l'air la balle tout en tombant garderait le mouvement du train. Pour un observateur fixe sur la voie la balle de tennis tracerait une parabole. Maintenant si on est toujours dans un train en marche et qu'une source lumineuse émet un rayon lumineux verticalement en direction du sol, est ce que pour l'observateur fixe sur la voie, si on suppose que le sol est une droite, le rayon lumineux trace une droite totalement perpendiculaire au sol?

Merci pour vos réponses

Cordialement
-----

[Deedee81]

Bonjour,

Maintenant si on est toujours dans un train en marche et qu'une source lumineuse émet un rayon lumineux verticalement en direction du sol, est ce que pour l'observateur fixe sur la voie, si on suppose que le sol est une droite, le rayon lumineux trace une droite totalement perpendiculaire au sol?

Non, c'est une droite oblique. C'est le phénomène d'aberration, observé avec les étoiles (découvert par Bradley alors qu'il cherchait la parallaxe qui était en fait inobservable avec les moyens de son époque).

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Il me semble que l’émission du synchrotron est rendue asymétrique par la vitesse relativiste de l’électron, et l’émission qui est perpendiculaire (avec un cosθ) pour un électron non relativiste, devient un faisceau dirigé dans le sens de la marche de l’électron.

Mais la raison n’a rien à voire avec celle de la balle de tennis et le train en marche. C’est une question de transformation de repères.
Au revoir.

[Deedee81]

Bonjour.
Il me semble que l’émission du synchrotron est rendue asymétrique par la vitesse relativiste de l’électron, et l’émission qui est perpendiculaire (avec un cosθ) pour un électron non relativiste, devient un faisceau dirigé dans le sens de la marche de l’électron.

Mais la raison n’a rien à voire avec celle de la balle de tennis et le train en marche. C’est une question de transformation de repères.

Il y a d'ailleurs une formule pour la transformation des angles (mais de tête je ne m'en rappelle plus, et j'ai la flemme d'aller vérifier ). C'est quelque chose d'assez classiques que l'on voit lorsque on étudie la relation entre section efficace différentielle dans le repère du labo et le repère du centre de masse. Un calcul très commun en physique des particules. Ce qui fait de cette histoire d'angle en relativité un des trucs expérimentalement les mieux vérifié.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Zefram Cochrane]

Salut :

alpha est l'angle entre la source, le mobile, et le sens de la marche du mobile.

[Franc84]

Non, c'est une droite oblique. C'est le phénomène d'aberration, observé avec les étoiles (découvert par Bradley alors qu'il cherchait la parallaxe qui était en fait inobservable avec les moyens de son époque).

Et la physique actuelle l'interprète comment, car si on avait considéré que le photon a une masse l'inclinaison de la droite aurait pu être due à l'inertie du photon.

Cordialement

[Zefram Cochrane]

salut,
si tu prends un funambule relativiste avançant transversalement à v de gauche à droite face à des gradins avec des spectateurs, et qu'il porte une barre de plusieurs s.l de longueur.


Lorsqu'une extrémité de la barre passe devant les yeux d'un spectateur, ce dernier verra l'autre extrémité de la barre à la place qu'elle occupait il y a plusieurs secondes du fait de sa longueur.

Pour le funambule la barre sera perpendiculaire au fil mais pour les spectateurs, la barre sera oblique par rapport au fil.

[Deedee81]

Salut,

Et la physique actuelle l'interprète comment, car si on avait considéré que le photon a une masse l'inclinaison de la droite aurait pu être due à l'inertie du photon.

Ce n'est pas de la physique, encore moins de la relativité. C'est bêtement une histoire de géométrie (très) élémentaire. (*)

C'est ce qui fait que lorsque tu roules en voiture sous une pluie qui tombe verticale le pare-brise avant est mouillé et pas le pare-brise arrière.
(par contre le fait que ce soit une droite et pas une parabole est dû à la vitesse constante, là, la physique intervient).

(*) élémentaire avec des corpuscule ou des rayons lumineux, c'est par contre un peu moins trivial de le montrer avec des ondes sphériques. Ca me rappelle une longue discussion sur usenet

Voir ici par exemple :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Aberra...a_lumi%C3%A8re

[Franc84]

Maintenant si on est toujours dans un train en marche et qu'une source lumineuse émet un rayon lumineux verticalement en direction du sol, est ce que pour l'observateur fixe sur la voie, si on suppose que le sol est une droite, le rayon lumineux trace une droite totalement perpendiculaire au sol?

Non, c'est une droite oblique. C'est le phénomène d'aberration, observé avec les étoiles (découvert par Bradley alors qu'il cherchait la parallaxe qui était en fait inobservable avec les moyens de son époque).

Et la physique actuelle l'interprète comment, car si on avait considéré que le photon a une masse l'inclinaison de la droite aurait pu être due à l'inertie du photon.

Ce n'est pas de la physique, encore moins de la relativité. C'est bêtement une histoire de géométrie (très) élémentaire. (*)

C'est ce qui fait que lorsque tu roules en voiture sous une pluie qui tombe verticale le pare-brise avant est mouillé et pas le pare-brise arrière.
(par contre le fait que ce soit une droite et pas une parabole est dû à la vitesse constante, là, la physique intervient).

(*) élémentaire avec des corpuscule ou des rayons lumineux, c'est par contre un peu moins trivial de le montrer avec des ondes sphériques. Ca me rappelle une longue discussion sur usenet

Sauf que là tu inverses le problème, tu prends la situation de la voiture par rapport à la pluie qui tombe verticalement sur la terre, or je prends la situation d'un observateur sur la terre par rapport à un rayon lumineux envoyé verticalement vers lui. Tu vas me dire cela revient au même car la terre est aussi un corps en mouvement, très bien mais la terre est un corps en mouvement par rapport à quoi? Est ce qu'il suffit de dire que la terre est un corps en mouvement par rapport au train pour résoudre la difficulté soulevée? Personnellement je ne le pense pas (voir ce qui suit).

Cordialement

[Franc84]

Bonjour,

si tu prends un funambule relativiste avançant transversalement à v de gauche à droite face à des gradins avec des spectateurs, et qu'il porte une barre de plusieurs s.l de longueur.

Lorsqu'une extrémité de la barre passe devant les yeux d'un spectateur, ce dernier verra l'autre extrémité de la barre à la place qu'elle occupait il y a plusieurs secondes du fait de sa longueur.

Pour le funambule la barre sera perpendiculaire au fil mais pour les spectateurs, la barre sera oblique par rapport au fil.

Je précise à nouveau ma question:

Maintenant si on est toujours dans un train en marche et qu'une source lumineuse émet un rayon lumineux verticalement en direction du sol, est ce que pour l'observateur fixe sur la voie, si on suppose que le sol est une droite, le rayon lumineux trace une droite totalement perpendiculaire au sol?

On a toujours cette situation et le rayon lumineux est émis juste quand la source lumineuse est à la verticale de l'observateur des voies, la droite que le rayon lumineux trace est elle ou non perpendiculaire aux voies? Dans ce que dit Zefram c'est qu'une question de temps de parcours du rayon lumineux, donc le parcours du rayon lumineux devrait être perpendiculaire aux voies. Dans ce que dit Deedee avec l'exemple de la voiture et de la pluie c'est plus compliqué et cela peut être interprété de diverses manières.

Dans le cas de la voiture on peut imaginer quatre situations: a) les gouttes de pluie tombent verticalement et la voiture est à l'arrêt; b) les gouttes de pluie tombent verticalement et la voiture avance; c) les gouttes de pluie ne tombent pas verticalement et la voiture est à l'arrêt; d) les gouttes de pluie ne tombent pas verticalement et la voiture avance.

Imaginons que l'on soit dans le cas b) et qu'on l'applique à la terre et au rayon lumineux. On aurait donc: le rayon lumineux a une trajectoire verticale mais la terre avance. Très bien mais la terre avance par rapport à quoi? La réponse pouvant être la terre avance par rapport au train et c'est pour cela que les rayons lumineux n'ont pas une trajectoire verticale par rapport à la terre, oui mais cela repose physiquement sur quelle propriété?

Et si je reprends ce qui est impliqué par ce qu'a dit Zefram et qui me semble différent ce n'est pas si simple non plus, car on peut aussi imaginer qu'un rayon lumineux est émis verticalement depuis les voies en direction du train. Et si on compare la trajectoire de deux rayons lumineux, un émis depuis le train et un émis depuis les voies, et que l'un a une trajectoire verticale par rapport aux voies, et l'autre une trajectoire verticale par rapport au train, on va avoir quelque chose de très curieux.

Cordialement

[Deedee81]

Salut,

Sauf que là tu inverses le problème, tu prends la situation de la voiture par rapport à la pluie qui tombe verticalement sur la terre, or je prends la situation d'un observateur sur la terre par rapport à un rayon lumineux envoyé verticalement vers lui.

Ah non, c'est faux. Si tu ne comprends plus tes propres problèmes, on est mal barré. Dans le message 0 tu parles bien d'un rayon lumineux ou une balle envoyé verticalement dans le train et tu demandes comment il est par rapport à un observateur sur le quai et là, non il n'est pas vertical. Ce qui contredit, tu te contredits, par rapport à ce que tu dis ci-dessus (le souligné dans la citation).

Je le répète, ce n'est pas de la relativité. C'est juste quelque chose d'élémentaire, de la géométrie âge douze ans : savoir tracer une droite puis la retracer point par point en déplaçant la feuille.

Quant au message 10, j'ai rarement vu un tel bran... de mouche.

Je vois se pointer à nouveau un dialogue de sourd et cette fois sur un point archi élémentaire. Si je vois ne fut-ce que l'ombre d'un soupçon de trace de dialogue de sourd, je ferme la discussion

[Franc84]

A Deedee

Tu n'as pas compris mon premier message (message 1). Peut être qu'il est mal exprimé. Il est question d'un rayon lumineux qui est envoyé verticalement depuis le train, vers le sol (en pointant un endroit du sol), quand les deux observateurs sont en face. Et la question est: est ce que pour l'observateur fixe sur la voie, si on suppose que le sol est une droite, le rayon lumineux trace une droite totalement perpendiculaire au sol?

(Et on peut aussi renverser les choses --->) Et on se pose aussi la même question si l'observateur du sol envoie un rayon lumineux, quand les deux observateurs sont en face, vers l'observateur du train.
Mais cette fois ci on suppose que le train est une droite et on se demande si le rayon lumineux envoyé depuis le sol, en direction du train, trace une droite totalement perpendiculaire au train.

Cordialement

Philippe de Bellescize

[Deedee81]

Tu n'as pas compris mon premier message (message 1). Peut être qu'il est mal exprimé. Il est question d'un rayon lumineux qui est envoyé verticalement depuis le train, vers le sol (en pointant un endroit du sol), quand les deux observateurs sont en face. Et la question est: est ce que pour l'observateur fixe sur la voie, si on suppose que le sol est une droite, le rayon lumineux trace une droite totalement perpendiculaire au sol?

C'est exactement ce que j'ai dit dans le message précédent. Ou vois-tu une incompréhension ? Tu le fais exprès ?

[Amanuensis]

Il y a bien un problème d'incompréhension, inévitable. Elle vient de la contradiction entre "verticalement" et "vers un endroit du sol" (et on peut ajouter, plus subtil, "une droite totalement perpendiculaire au sol").

[Franc84]

C'est exactement ce que j'ai dit dans le message précédent. Ou vois-tu une incompréhension ? Tu le fais exprès ?

Ce n'est pas une question de géométrie élémentaire car il n'est pas question de tracer une droite avec une règle, depuis le train en marche, vers les voies. Mais il est question d'envoyer ponctuellement un rayon lumineux en direction d'un point des voies, et de se demander après quel est son parcours par rapport aux voies.

Cordialement

[Deedee81]

Il y a bien un problème d'incompréhension, inévitable. Elle vient de la contradiction entre "verticalement" et "vers un endroit du sol" (et on peut ajouter, plus subtil, "une droite totalement perpendiculaire au sol").

Je suis d'accord. Ou plutôt qu'incompréhension je parlerais de "expression confuse" mais pour le coup ça revient sans doute au même.

Tout ça pour la trajectoire d'un mobile à vitesse constante vu par deux observateurs. Un truc que Galilée avait déjà discuté (avec un objet tombant du mât d'un bateau, y avait pas beaucoup de trains à l'époque )

[Deedee81]

Ce n'est pas une question de géométrie élémentaire car il n'est pas question de tracer une droite avec une règle, depuis le train en marche, vers les voies. Mais il est question d'envoyer ponctuellement un rayon lumineux en direction d'un point des voies, et de se demander après quel est son parcours par rapport aux voies.

C'est exactement ça, se demander ça, c'est faire de la géométrie d'école primaire.

Ou voir les textes de Galilée, il l'avait déjà décrit à son époque (sauf qu'il utilisait un objet et pas un rayon lumineux, mais peu importe : une trajectoire c'est une suite de points, que cette suite de points soit tracée par un rayon lumineux, une balle de ping pong ou un schadock, peu importe, ça reste toujours une suite de points tracée dans un référentiel ou un autre).

Je ne comprend pas comment tu peux bloquer sur un truc aussi élémentaire. Surtout que la réponse a déjà été donnée au message 1. 14 messages de plus pour brasser du vent. Ma patience va vite s'épuiser.

[Amanuensis]

il est question d'envoyer ponctuellement un rayon lumineux en direction d'un point des voies, et de se demander après quel est son parcours par rapport aux voies.

La réponse est dans la question. Dans le contexte de l'espace-temps de Minkowski tout comme en classique, si on spécifie l'événement de départ et un lieu d'arrivée pour un rayon lumineux, ce lieu relativement à un référentiel donné (celui relativement auquel le sol est immobile), alors le parcours est la ligne droite joignant le lieu de l'événement de départ et le lieu d'arrivée.

Et en l'occurrence, la question est telle que le rayon arrivera perpendiculairement au sol, considéré dans le référentiel relativement auquel le sol est immobile.

Nul besoin de considérations compliquées, aberration ou autre.

(La discussion est un dialogue de sourds, il y a incompréhension mutuelle.)

[Deedee81]

(La discussion est un dialogue de sourds, il y a incompréhension mutuelle.)

J'attends la réponse de Franc84, on verra bien, mais je suis d'accord que jusqu'ici c'est mal barré.

[Zefram Cochrane]

Bonjour,
J'ai fait un schéma pour présenter les choses simplement.

Rouge est le funambule relativiste tenant sa barre à l'instant T.

les barres verte et bleue sont la vision qu'ont les observateurs Vert et Bleu du funambule à T

Je ne l'ai pas représenté mais Rouge verra Vert et Bleu (et les gradins qui vont avec) décallé vers l'avant parce que ce qu'il voit d'eux , c'est une image de leur passé.

[Zefram Cochrane]

ANNULATION du MESSAGE

[phys4]

Bonjour,
La lumière possède une impulsion, donc une inertie.

C'est la transformation de cette impulsion qui permet de calculer une formule telle que celle indiquée au message 5.

L'effet d'aberration est bien le prolongement de ce qu'indique la mécanique classique,
Bradley a trouvé sa formule en considérant qu'il pouvait appliquer la mécanique classique, il n'en connaissait pas d'autre, ce qui lui a fourni un résultat correct, car la vitesse de la Terre n'est que le 1/10 000 de celle de la lumière.

[Deedee81]

Bradley a trouvé sa formule en considérant qu'il pouvait appliquer la mécanique classique, il n'en connaissait pas d'autre, ce qui lui a fourni un résultat correct, car la vitesse de la Terre n'est que le 1/10 000 de celle de la lumière.

Il y a effectivement une correction de l'angle (infime ici) dû à la relativité.
Mais l'effet "oblique ou pas oblique" (ou "aberration ou pas aberration") est bien un effet classique.

Zefram, merci pour ton dessin.

[Franc84]

Bonsoir,

La réponse est dans la question. Dans le contexte de l'espace-temps de Minkowski tout comme en classique, si on spécifie l'événement de départ et un lieu d'arrivée pour un rayon lumineux, ce lieu relativement à un référentiel donné (celui relativement auquel le sol est immobile), alors le parcours est la ligne droite joignant le lieu de l'événement de départ et le lieu d'arrivée.

Et en l'occurrence, la question est telle que le rayon arrivera perpendiculairement au sol, considéré dans le référentiel relativement auquel le sol est immobile.

Nul besoin de considérations compliquées, aberration ou autre.

En fait je n'ai pas été suffisamment précis, la question est: est-ce que le rayon lumineux arrivera perpendiculairement au sol sur le point visé au départ? Et si c'est non à partir de quoi détermine t-on le point ou doit arriver le rayon lumineux? (je sais qu'il faut que la source lumineuse reçoive l'information qu'elle est en face du point choisi, ce qui implique un certain décalage, mais ne faut il tenir compte que de ce décalage là?)

On peut prendre aussi la situation inverse, en envoyant un rayon depuis les voies, et voir si le rayon lumineux arrivera perpendiculairement au train sur le point visé au départ sur le train en mouvement. Là on sait que le rayon lumineux n'arrivera pas exactement sur le point visé au départ du fait du mouvement du train. (il y a deux décalages: un premier lié au temps nécessaire pour savoir que l'on se trouve en face du point choisi, et un décalage lié au temps que mettra le photon à rejoindre le train qui est en mouvement.)

Personnellement je n'ai pas tendance à penser que les deux situations que je viens d'évoquer soient totalement symétriques.

La lumière possède une impulsion, donc une inertie.

Faut il comprendre ce que c'est que l'impulsion pour comprendre l'inertie?

Peut on dire que la lune a une impulsion?

Si la lumière a une inertie conserve t-elle le mouvement transversal de la source lumineuse?

Est que le phénomène de l'aberration est en théorie seulement lié au temps de parcours du rayon lumineux?

J'ai fait un schéma pour présenter les choses simplement.

Ton schéma clarifie les choses, peut être que c'est dans son prolongement qu'il faut comprendre le phénomène de l'aberration, mais je ne suis pas sûr qu'il permette de répondre complètement à la question que j'ai posée (Voir début de message).

Cordialement

Philippe de Bellescize

[Zefram Cochrane]

Sisi, il n'y a pas de problème.
La situation est symétrique, ce qui apparaît comme perpendiculaire au fil pour Rouge ne l'est pas pour Bleu et Vert et inversement. Par ailleurs, les calculs ont été faits à partir de l'expérience du mât du bateau ( une version analogue à l'automobile de Poincaré). La formule de l'aberration de la lumière que j'ai donnée ne fait que confirmer l'interprétation que j'ai donné au travers du schéma.

[invitea3005ff8]

Si c'est la balle qui arrive au sol, vu qu'elle possède la vitesse du train, elle donnera l'impression d'arriver à angle avec le sol, mais un photon ne devrait pas posséder la vitesse de sa source, donc il ne devrait pas arriver à angle, non?

[Amanuensis]

En fait je n'ai pas été suffisamment précis

Certes. Et toujours pas.

, la question est: est-ce que le rayon lumineux arrivera perpendiculairement au sol sur le point visé au départ?

Que signifie "viser un point au départ"? Je trouve trois interprétations différentes, donnant trois résultats différents.

[phys4]

Bonjour,

Si c'est la balle qui arrive au sol, vu qu'elle possède la vitesse du train, elle donnera l'impression d'arriver à angle avec le sol, mais un photon ne devrait pas posséder la vitesse de sa source, donc il ne devrait pas arriver à angle, non?

La vitesse est constante mais possède une direction, cette direction vue de la source n'est pas celle que voit un observateur qui se déplace par rapport à elle.

Pour trouver la direction, il faut utiliser la conservation de l'impulsion, car la lumière possède une impulsion.
Vous pouvez aussi utiliser le vecteur d'onde, ce qui revient au même.

[invitea3005ff8]

La notion d'impulsion, appliquée à la vitesse de la lumière, contredirait l'observation qui montre que sa vitesse est indépendante du mouvement de sa source. L'impulsion se mesure au moment de l'absorption d'un photon, mais aucune masse n'a été observée pour un photon jusqu'à maintenant.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Photon...9_de_mouvement

[phys4]

La notion d'impulsion, appliquée à la vitesse de la lumière, contredirait l'observation qui montre que sa vitesse est indépendante du mouvement de sa source. L'impulsion se mesure au moment de l'absorption d'un photon, mais aucune masse n'a été observée pour un photon jusqu'à maintenant.

Ne pas confondre module de vitesse constant, et direction constante. La lumière peut avoir toutes les directions possibles dans l'espace.

La référence que vous avez citée, vous indique que le vecteur d'onde et l'impulsion ont même direction.