Propagation de la lumière

[invitea67913cf]

Bonjour à tous,
je viens poser une question qui me turlupine sur la propagation de la lumière.
Je ne suis pas du tout physicien, et je me pose beaucoup de questions naïves ... (soyez cools )
Comme j'aime bien les images, je vais comparer le soleil au centre d'une roue de vélo, avec ses rayons.

À un instant T, un certain nombre (disons 20) de photons sont émis du centre. L'espace entre les rayons grandit à mesure qu'on s'éloigne du centre. Bon, si j'ai bien compris, les photons sont propagés en onde, donc contrairement à une roue de vélo, si je suis au niveau du pneu, même si je ne suis pas sur le trajet d'un rayon, je "vois" quand même le centre, puisque le photon qui est le plus proche de moi "couvre" la surface autour du rayon de la roue. Mais si je m'éloigne de 2 km, l'écart entre les rayons du vélo (oui, ça fait des très longs rayons) est très grand. Pour autant, je vois toujours le centre. Est-ce que ça veut dire que les 20 photons émis couvre désormais une zone de 2*pi*2km ? et que plus on s'éloinge plus chaque petit photon se propageant comme une onde couvre une surface de plus en plus grande ?

Bref, j'espère que vous comprenez le fond de ma question. En fait, je me suis posé cette question en constatant qu'on voir le soleil d'où qu'on soit ... on aura beau se décaler, tester toutes les positions, tant qu'il n'y a rien entre nous et le soleil, on le voit. Il n'y a pas d'espace qui ne reçoit pas de photon. Et ça ça me parait fou ... parce que la surface du soleil est très grande, mais elle est finie, et on aura beau s'éloigner du soleil, à partir du moment où on le voit, on pourra se décaler autant qu'on veut on le verra toujours.
Et autre question pas si éloignée ... si un seul photon est émis par une source de lumière dans une pièce totalement noire, et qu'on est deux dans la pièce, verra-t-on tous les deux le photon, ou seul l'un de nous deux le "récupèrera" ?

Merci d'avance pour les réponses "éclairées"
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[Deedee81]

Salut,

Le Soleil émet tellement de photons que même à des milliards de km tu verras toujours un flux apparemment continu de photons. Je n'ai pas compté mais c'est possible de l'estimer
(par seconde, prendre la puissance émise par le soleil, et diviser par h.nu avec nu la fréquence grosso modo dans le visible).

Par contre pour des étoiles ou galaxies extrêmement éloignées, vraiment très loin (et faiblement lumineuse) il arrive qu'on capte les photons un à un. Bien séparés. Dans ce cas, les astronomes utiliser une caméra CCD (charge coupled device) qui permet cette détection. Et ils construisent l'image petit à petit (parfois il faut beaucoup de temps).

Ca répond presque à ta dernière question. Un seul des deux captera le photon (ou aucun si ce photon est absorbé par une parois).

[XK150]

Bonjour ,

Le Soleil émet environ 10^45 photons par seconde . Et vous en recevez environ 2.5 10^21 pendant le même temps ( 1000 W ) .
Il faudrait voir si le coefficient géométrique ( puisque le Soleil émet dans toute les directions , en 4Pi stéradians ) explique bien la majeure partie du rapport .

[invitea67913cf]

okok, merci pour *vos réponses. Du coup, j'ai l'impression que j'avais pas trop mal compris. De toute façons compte tenu des grandeurs, du nombre de photon qu'on reçoit, et de la densité de ce qu'ils percutent c'est plus une réflexion schématique qu'autre chose, puisqu'on ne peut constater cet "écart" entre les "rayons".

Et j'en profite pour enchainer sur d'autres questions sur la lumière :
- peut on "attraper" un photon ? Littéralement je veux dire. Est-ce que cette particule est nécessairement en mouvement par rapport à la matière ? Ou peut-elle être immobile ?
- est-ce que le photon émis par le soleil est celui qui va venir jusqu'à mes yeux, ou est-ce que en traversant l'atmosphère il va être absorbé par un atome qui va en restituer un nouveau qui lui même va être absorbé ...jusqu'à ce qu'un "descendant" m'arrivent enfin ? Et quand un atome absorbe un photon et en émet un nouveau, est-ce qu'on peut parler de mort/naissance d'un photon ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[XK150]

Re ,
Oui , bien sûr , il y a des interactions photons - matière par l'atmosphère qui dépendent de l'énergie du photon .
C'est bien expliqué ici : https://e-cours.univ-paris1.fr/modul...spherique.html

[Deedee81]

- peut on "attraper" un photon ? Littéralement je veux dire. Est-ce que cette particule est nécessairement en mouvement par rapport à la matière ? Ou peut-elle être immobile ?

Le photon n'est jamais immobile, il ne peut qu'être absorbé.
Mais on pourrait le coincer dans une cavité optique : https://fr.wikipedia.org/wiki/Cavit%C3%A9_optique
Il n'y reste toutefois pas très longtemps (*) car les miroirs ne sont jamais parfaits et il y a tellement de réflexions sur les miroirs que très vite : gloups, miam, le photon.
(*) je ne connais pas le chiffres de têtes : quelques secondes maximum il me semble.

[f6bes]

Est-ce que cette particule est nécessairement en mouvement par rapport à la matière ? Ou peut-elle être immobile ?
- est-ce que le photon émis par le soleil est celui qui va venir jusqu'à mes yeux, ou est-ce que en traversant l'atmosphère il va être absorbé par un atome qui va en restituer un nouveau qui lui même va être absorbé ...jusqu'à ce qu'un "descendant" m'arrivent enfin ? Et quand un atome absorbe un photon et en émet un nouveau, est-ce qu'on peut parler de mort/naissance d'un photon ?

Bjr à toi,
Ben si il était immobile, tu ne le "discernerais " jamais !!
Si un atome réémet un photon, je me suis aussi posé la question : le photon réémit a t il les MEMES caractéristiques que le photon initial ?
Ca j'e'n suis moins sur ! Mais je n'ai pas de confirmation.
Bonne journée

[Deedee81]

Salut,

Ben si il était immobile, tu ne le "discernerais " jamais !!
Si un atome réémet un photon, je me suis aussi posé la question : le photon réémit a t il les MEMES caractéristiques que le photon initial ?
Ca j'e'n suis moins sur ! Mais je n'ai pas de confirmation.

Ca dépend des circonstances. Par exemple si un photon suffisamment énergétique provoque un saut de plusieurs niveaux d'un électron, en retombant, celui-ci a de fortes de chances d'émettre plusieurs photons d'énergie moindre. Et en cas de réémission d'énergie identique, la direction de la quantité de mouvement n'a aucune chance d'être identique.

Dans le cas de la simple diffusion, le photon est identique en énergie, seule la direction change.... sauf à haute énergie (diffusion Compton) ou le photon change de direction et de longueur d'onde.

[f6bes]

Bjr Deedee81,
Donc ce n'est pas la copie conforme ( en tous points) du ( des) photon(s) original , et j'en déduirais donc
que ce n'est plus "l'image" trasnmise initialment....mais "autre chose" (une "image" différente)
Bonne journée

[invitea67913cf]

Merci à tous pour vos réponses.