Bonjour,
Je suis en seconde année de CPGE et nous venons de terminer le thème sur les ondes électromagnétiques (en particulier les équations de Maxwell). Mais je ne vois pas pourquoi cela prouve que la lumière est une onde électromagnétique. Pouvez-vous me l'expliquer ?
Merci de votre compréhension
Bonsoir.
En fait, les propriétés de la lumière s'apparentent aux propriétés des ondes électromagnétiques. La conclusion logique est de considérer que la lumière est une onde électromagnétique.
La lumière est une onde électromagnétique.
(merci aux "spécialistes" de QED de ne pas venir semer la confusion ici...)
Not only is it not right, it's not even wrong!
Salut,
Il faut toujours considérer le statut des objets physiques dans le contexte des théories concernées.
Ici, dans la théorie des Maxwell (vade Retro Quantanas en effet), l'électromagnétisme se manifeste sous forme d'ondes.
Trois point méritent d'être mis en avant :
- Tout d'abord, les équations de Maxwell ayant des solutions ondulatoires pour les champs électriques et magnétiques, y a pas photo, il est légitime de parler d'ondes électromagnétiques
- Il se fait que la lumière est une onde électromagnétique. C'est-à-dire que la lumière c'est un champ électrique et un champ magnétique (oscillant). Ce fait fut confirmé expérimentalement (là je ne connais pas le détail) du vivant de Maxwell, ce qui fut pour lui une immense consécration. https://fr.wikipedia.org/wiki/Onde_%...que#Historique
- Historiquement et bien avant la théorie de Maxwell, on prêtait il y a fort longtemps divers caractères à la lumière. Sous forme d'un feu d'éther (concept presque antique), d'une "action" à travers l'éther (typiquement Descartes), ou sous forme de petits corpuscules. Avec la découverte des interférences (anneaux de Newton), même Newton fut obligé de reconnaitre un coté ondulatoire. La théorie ondulatoire de la lumière existait mais était peu développée, en particulier parce que l'arsenal mathématique manquait. Mais ça c'est vite réglé et rapidement la théorie ondulatoire fut largement développée et permit d'expliquer toutes les propriétés de la lumière. Ce fut la mesure de la vitesse de la lumière dans l'eau qui confirma définitivement sa nature ondulatoire (du point de vue de la mécanique : corpuscules ou "vibrations d'un hypothétique éther", la réfraction implique des corpuscules plus rapides dans l'eau ou une onde plus lente dans l'eau. Et on montra qu'elle allait plus lentement : youpiiii).
(la fin de l'éther, ça c'est plus tard avec la relativité et la physique quantique, qu'on évitera ici, c'est déjà assez compliqué comme ça).
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Bonsoir
JE PENSE QUE LA lumière est une onde électromagnétique parce qu'elle n'a pas besoin d'un milieu pour se propager, on prend à titre d'exemple la lumère du soleil si j'ai bien compris
merci
Salut,
C'est exact mais insuffisant. Après tout, un boulet de canon se propage aussi sans milieu (un boulet peut traverser le vide) et ce n'est pas une onde électromagnétique.
La vérification s'est faite au dix-neuvième siècle.
Déjà, avant la théorie de Maxwell des ondes électromagnétiques (vérifiées par la découvert des ondes radios par Hertz), on avait bien analysé les propriétés de la lumière et on savait que c'était une onde avec une polarisation et qu'il y avait des longueurs d'ondes non visibles (*). Ca correspondait bien aux onde électromagnétiques. Mais la preuve définitive fut donnée par sa vitesse. La théorie de Maxwell prédisait que les ondes électromagnétiques se déplaçaient à 300000 km/s dans le vide (ou dans l'air à peu de chose près) et cela fut rapidement confirmé pour la lumière. Evidemment, mon boulet de canon ne va pas aussi vite
D'autre preuves sont venues s'ajouter petit à petit. Par exemple, les propriétés optiques des cristaux : réfraction, polarisation, biréfringence,... sont dus à la structure cristalline et aux propriétés électriques des liaisons chimiques de ces cristaux, montrant que la lumière a une composante électrique et est donc bien une onde électromagnétique. On a pu aussi observer tout le spectre des ondes électromagnétiques, des ondes radios aux rayons gammas en passant bien sûr par la lumière visible et en particulier le spectre des atomes a des composantes allant des ondes radios aux ultraviolets.
(*) La découverte des infrarouges est originale : Herschell utilisa un prisme pour décomposer la lumière soleil en ses couleurs et un thermomètre pour mesurer la "température" de chaque couleur. Il eut la surprise de découvrir par hasard qu'en mettant le thermomètre au-delà du rouge, dans une zone où on ne voyait pas de lumière visible, le thermomètre chauffait aussi : c'était les infrarouges.
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Bonjour, quand on applique certains opérateur sur les équations de maxwel on tombe sur l'équation d'onde comme celle qui défini les ondes mécaniques.
Il y a bien quelque chose qui se déplace comme une onde.
Salut,
Tout ce que cela (l'équation d'onde et les opérateurs) implique est que :Envoyé par maxwellien
- cela se propage
- certains grandeurs sont périodiques (par exemple la valeur du champ électrique dans le cas d'une onde électromagnétique).
Mais cela n'impose aucune contrainte sur la façon/raison de ce déplacement.
Ton "qui se déplace comme" est abusif.
Ainsi, les ondes mécaniques sont des vibrations mécaniques (la vitesse de l'onde étant reliée aux modules d'élasticité de Young et de Poisson)
Alors que ce n'est pas le cas des ondes électromagnétiques, la "cause profonde" ne peut être donnée par la physique classique mais doit être cherchée du côté de la théorie quantique des champs (photons) et de la relativité (pour la vitesse). Et dans un matériau, la vitesse est liée à l'interaction entre l'onde EM et les dipôles électriques et magnétiques (éventuellement induits) du matériau.
Il ne faut pas faire dire aux équations plus que ce qu'elles peuvent dire. Et décrypter la nature d'un phénomène, ses règles, ses mécanismes,... ça peut être très complexe et ça peut mener loin.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Je n'ai jamais bien compris ce que peut bien représenter les constantes électrique et magnétique du vide epsilon0 et mu0.
Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».
Le choix des unités (par exemple le rapport entre les Tesla et les Ampères par mètre pour la deuxième constante).
Les grandeurs physiques plutôt 1 - la permitivité relative ou la perméabilité relative
(c'est relié à la polarisation/orientation des dipôles électriques et magnétiques d'un matériau. Il y a une correspondance directe entre ces grandeurs et le comportement microscopique).
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Donc rien de physique, juste un choix arbitraire.
Les grandeurs relatives sont une des classes de grandeurs les plus mystérieuses pour ma compréhension : pas de garde fou dimensionnel!
Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».
Tout juste.
C'est bizarre ça.
Donc si je dis :
Ma taille est 0.0055 fois celle de la tour Eiffel, c'est bien une grandeur relative, tu trouves ça mystérieux ????
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Quelle signification peut bien avoir un nombre, par exemple murelatif, vu qu'il est donné par rapport à un mu choisi arbitairement par les unités?
Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».
Salut,
Comme pour la tour Eiffel. C'est le rapport entre deux grandeurs (dimensionnées) pour deux situations physiques données.
C'est un choix mais qui facilite la vie (enfin, pour la permitivité, mesurer ma taille par rapport à la tour Eiffel, ça, c'est pas très utile).
Je ne comprend pas bien pourquoi diviser deux grandeurs physiques te pose une problème. C'est jamais qu'une division.
Tu peux le voir aussi, par exemple, en utilisant le rapport entre un champ électrique appliqué et le champ électrique induit dans le matériau (par ce champ électrique externe, qui va orienter les dipoles électriques du matériau, c'est juste le champ produit par ces dipoles).
Cela s'appelle la susceptibilité électrique Xe, et Xe = permitivité relative -1
Et au moins, ça, ça un sens physique très concret.
EDIT tu as le même genre avec l'aimantation, la susceptibilité magnétique et la perméabilité relative
Dernière modification par Deedee81 ; 31/01/2019 à 08h06.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Hellon
Oui les ondes lumineuses sont des ondes électromagnétiques, preuve tangible :
Le mélange (multiplication) de deux sources laser, produit un battement inférieur dont la fréquence est mesurable avec les moyens hyper ou radio fréquence classiques pourvu que l'écart de Fréquence entre les deux sources laser soit compatible avec le moyen de mesure utilisé.
C'est le bon vieux battement éthérodyne ... tout réside dans le construction du mélangeur ...
Voir ce papier <<<----
A plus
C'est l'étincelle qui a fait déborder le vase !
Parfaitement exact. Les solutions des équations de Maxwell dans le vide sont les solutions de l'équation d'onde (d'Alembertien nul d'une certaine grandeur), il est parfaitement légitime de parler d'onde de ce simple fait.
Et le quelque chose qui se déplace (une énergie) est modélisé par le vecteur de Poynting.
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
Contrairement aux mathématiques, en physique on ne prouve rien, on a des modèles avec des domaines de validité. Dans un certain domaine (certes assez large) on peut modéliser la lumière par une onde électromagnétique. De là a dire que la lumière est une onde EM il y a un pas conceptuel que je refuse de passer. Visiblement pas l'avis général.
La logique est une méthode systématique d’arriver en confiance à la mauvaise conclusion.
Si si, l'avis général
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
C'est bien vrai ce que tu écris Deedee, mais c'est quand même pas si compliqué d'écrire "modélisé par" au lieu de ''est", la formulation est claire et évite tout malentendus, cela peut éviter de tomber dans des idées qui sont pour moi a l'opposé de la démarche scientifique. Ne jamais oublier que l'on ne manipule que des modèles (si l'humain les inventes ou les découvres est une autre question).
La logique est une méthode systématique d’arriver en confiance à la mauvaise conclusion.
Non ce n'est pas l'avis général. La question est de définir ce qu'est une onde électro-magnétique. De deux chose l'une, soit il y a quelque chose qu'on appeler "onde électro-magnétique" (qui est une onde électro-magnétique), et alors la lumière en fait partie au même titre que les ondes radio ou les rayons X, soit il n'y a rien qui "soit une onde électro-magnétique". En d'autres termes, cela n'a aucun sens de parler d'onde électromagnétique pour quelque chose si cela n'inclut pas la lumière, ou plus généralement l'intégralité du spectre (la différence entre les divers phénomènes étant donnée par la fréquence, pas par "être ou non" une onde électro-magnétique ; à ce sens, la lumière est une onde électro-magnétique d'un certain spectre).
Ou encore, s'il y a un problème conceptuel dans cette discussion, ce n'est pas le concept de lumière, mais bien celui d'onde électro-magnétique.
Après, on peut remplacer "est" par "modélisé par", si cela amuse quelqu'un. Mais faut le faire pour tout le spectre, des ondes radio aux gammas.
Dernière modification par Amanuensis ; 31/01/2019 à 13h09.
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
C'est tout aussi facile d'oublier de le faire, c'est humain
(en tout cas c'est ce que je constate en lisant de la vulgarisation)
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Il n'y a pas à le faire. Autre manière de voir, le concept d'onde électro-magnétique contient en lui-même l'idée de modélisation, utiliser "est modélisé par" est un pléonasme.
Et généralisons:
"L'eau est un liquide modélisé comme un ensemble de molécules"
"Les molécules d'eau sont modélisées comme un assemblage de deux atomes d'hydrogène et un d'oxygène"
"L'atome d'hydrogène est modélisé comme un proton et un électron"
"L'objet sur lequel je suis assis est modélisé comme une chaise"
Etc., etc. Tout cela est juste, et alors?
C'est tellement général que le préciser pour la lumière en fait une exception qui ne fait que brouiller les concepts. Pour faudrait-il compliquer la tournure pour la lumière (ou tout autre manifestation phénoménologique modélisé comme une onde-électromagnétique), et pas pour les atomes, les électrons, le champ électrique, l'énergie, ce qu'on voudra dans les concepts introduits par la physique? Et si on complique la tournure pour tout, que gagne-t-on, à part le pédantisme? Un matraquage pour faire entrer dans les crânes que toute la physique est affaire de modèles, une idée qui devrait être comprise par qui que ce soit qui s'intéresse à la physique en tant que science?
Dernière modification par Amanuensis ; 31/01/2019 à 13h30.
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
Mais le profane, lui, ne sait pas que c'est un pléonasme. C'est là la (une des) difficulté avec la vulgarisation grand public.
Ceci dit, j'y avais déjà réfléchit (sur d'autres domaines comme la cosmologie), et à vouloir être absolument précis, complet et à faire tous les ronds de jambe et précautions oratoires nécessaires, ça peut donner un texte absolument imbuvable. Mais je ne suis pas le meilleur vulgarisateur du monde et je sais qu'il y en a certains qui arrivent à se faire comprendre correctement tout en restant passionnant. Donc, il doit y avoir moyen de moyenner comme on dit. Mais c'est pas facile.
Dernière modification par Deedee81 ; 31/01/2019 à 14h09.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Ne comprenant pas trop les propos du scribe et en plus je me fait taxer de pédant, j'hésite a essayer d'argumenter plus, surtout si mon propos est réduit a de l'amusement.
La logique est une méthode systématique d’arriver en confiance à la mauvaise conclusion.
Excuse-moi, mais il y a malentendu là. Amanuensis ne te traite pas de pédant mais seulement que dans un article de vulgarisation (ou un message explicatif ou autre), à vouloir être trop détaillé on peut en arriver à rédiger un texte pédant (j'ai employé un autre terme dans mon message : texte imbuvable), car trop compliqué, trop chargé. C'est le texte vulgarisé qui risque d'être pédant ou imbuvable, pas toi
Gardons notre bonne humeur et bonne fin de journée, à demain
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Quel est votre propos? Est-il de dire qu'il y a des ondes électro-magnétiques, les ondes radio, ce que Hertz ou Marconi traitaient, et théorisées par les équations de Maxwell, mais que la lumière c'est autre chose, et que l'inclusion de la lumière dans les ondes électro-magnétiques ne serait que "mathématique"?
Si c'est le cas, c'est plus grave que juste remplacer "est" par "modélisé par", et pas amusant du tout.
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
Tenez, un exemple où ne pas présenter la lumière comme un onde életro-magnétique (ou comme un rayonnement électro-magnétique) sèmerait la confusion: le fond diffus cosmologique.
Ce terme est "le nom donné à un rayonnement électromagnétique très homogène observé dans toutes les directions du ciel et dont le pic d'émission est situé dans le domaine des micro-ondes (microwaves)." (Wiki)
On le présente comme le décalage vers le rouge d'un rayonnement de corps noir à 3000 K. Or un tel rayonnement est de la lumière (c'est le même rayonnement qu'émis par une ampoule à filament!).
Présenter le rayonnement vu maintenant comme d'une nature différente de ce qu'il était à l'origine (de la lumière!) serait aberrant, incompréhensible.
[Notons que le wiki donne parmi un grand nombre de synonymes quelques expressions utilisant le mot "lumière", comme « lumière fossile », « lumière résiduelle du Big Bang », « postluminescence du big bang ». Et d'autres avec ""rayonnement", dont « rayonnement électromagnétique fossile »]
Bien sûr le wiki aurait pu écrire "le nom donné à un rayonnement modélisé comme une onde électromagnétique très homogène, observée dans toutes les directions du ciel et dont le pic d'émission est situé dans le domaine modélisé part les micro-ondes (microwaves). ", et partout parler de modélisation...
Je ne vois pas en quoi cela améliorerait ce texte de vulgarisation, bien au contraire.
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
Tu t'emballe tout seul Amanuensis, ce n'est absolument pas mon propos.
La logique est une méthode systématique d’arriver en confiance à la mauvaise conclusion.
Tu peux préciser ton propos ? Je voulais te poser la question avant les interventions d'Amanuensis. Tu as dit : "Dans un certain domaine (certes assez large) on peut modéliser la lumière par une onde électromagnétique. De là a dire que la lumière est une onde EM il y a un pas conceptuel que je refuse de passer".
Je suis curieux de connaitre le domaine où on ne peut pas modéliser la lumière par une onde EM. Et de pourquoi tu refuses de dire que la lumière est une onde EM.
Quel est votre propos?
(Question déjà posée message #26, sans réponse constructive, juste un ad hominem...)
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
