Interaction entre un photon et un atome d'argent sur un miroir

[ceptix]

Bonjour
sur un miroir en argent, un photon lumineux se réfléchit, comme sur tout miroir. En quoi consiste l'interaction entre un atome d'argent et le photon? déviation? "rebondissement"?
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[doul11]

Bonjour,

Un atome seul ne fait pas un miroir, une onde électromagnétique fait "bouger en rythme" l’ensemble des électrons presque libre du cristal métallique qui ré-émettent une onde, si on veut passer en description quantique il faut faire avec l'électrodynamique quantique, voir le livre lumière et matière de Feynman.

Pourquoi spécialement de l'agent ? Les métaux (tous ?) bien polis ont cet effet miroir, c'est en relation avec leur bonne conductivité électrique et thermique.

Le verre seul a aussi un effet miroir, comme l'eau, le mécanisme de base reste le même, a la place des électrons ce sont les petits dipôles moléculaires qui oscillent.

[ceptix]

"l’ensemble des électrons presque libre du cristal métallique qui ré-émettent une onde"

très intéressant! Je comprend mieux ce qui se passe pour ce phénomène de réflexion de la lumière sur un miroir.
Mais quid si ce n'est pas un miroir, mais seulement un objet qui reçoit la lumière et la réfléchit sans l'absorber. Est ce aussi un effet analogue à celui du miroir?

[ceptix]

"l’ensemble des électrons presque libre du cristal métallique qui ré-émettent une onde"
très intéressant! Je comprend mieux ce qui se passe pour ce phénomène de réflexion de la lumière sur un miroir. peut-on dire que cette onde est absorbée par ce nuage d'électrons et non pas absorbé par aucune molécule, par aucun atome?

Mais quid si ce n'est pas un miroir, mais seulement un objet qui reçoit la lumière et la réfléchit sans l'absorber. Est ce aussi un effet analogue à celui du miroir? En effet, pour morceau de papier ou de bois, il n'y a pas cet ensemble d'électron que vous évoquez. Et pourtant la lumière est réfléchie par chaque objet. S'agit il alors d'une absorption par la molécule, absorption suivie par une émission de lumière par cette même molécule?

[A voir en vidéo sur Futura]

[doul11]

peut-on dire que cette onde est absorbée par ce nuage d'électrons et non pas absorbé par aucune molécule, par aucun atome?

Pour ce qui est du spectre visible c'est toujours en rapport avec le nuage électronique, dans le cas des métaux par leur structure cristalline on ne peut considérer un atome seul, le nuage électronique englobe tout les atomes, ça fait vraiment beaucoup d'atomes (dans un cube de silicium de 10µm d'arête il y a environ 10¹⁴ atomes) et c'est cela qui donne aux métaux leur caractéristiques particulière. Pour des structures non cristallines c'est bien la même chose, le nuage électronique englobe les atomes qui forment la molécule, mais il y a peu comparé a un cristal, ce qui fait un comportement différent, notamment un spectre avec des raies.

Quand je parle de nuage électronique il s'agit des électrons de la couche la plus externe de chaque atome, qui ce trouve mise en commun avec les autres atomes.

Mais quid si ce n'est pas un miroir, mais seulement un objet qui reçoit la lumière et la réfléchit sans l'absorber. Est ce aussi un effet analogue à celui du miroir? En effet, pour morceau de papier ou de bois, il n'y a pas cet ensemble d'électron que vous évoquez. Et pourtant la lumière est réfléchie par chaque objet. S'agit il alors d'une absorption par la molécule, absorption suivie par une émission de lumière par cette même molécule?

Le miroir renvoi tout le spectre visible tel qu'il a reçus, ce n'est pas le cas d'autre matières ou seulement une partie est réémise dans le visible (le reste étant thermalisé) l'émission est erratique, dans toutes les direction et avec des temps de retards, on a plus l'image nette mais une couleur diffuse. La diffusion est un vaste et passionnant domaine de la physique : Différents types de diffusion suivant le couple de particules impliquées

[ceptix]

"une partie est réémise dans le visible"

Comment dois je comprendre le mot "réémise"? Ces rayons lumineux sont ils réfléchis comme sur un miroir? Ou bien proviennent ils de l'énergie absorbée par chaque molécule et émis ensuite par la molécule? je comprend que la réflexion est une affaire de déviation de rayon lumineux par une couche d'électrons. Alors que l'émission ( et la "réémissions? ) proviendrait d'une transformation de l'énergie interne du noyau de la molécule en rayonnement, éventuellement filtré par des pigments? Enfin c'est ce que crois avoir compris de ce que vous me dites. Alors, je sais que je risque d'avoir tout faux...

[doul11]

proviendrait d'une transformation de l'énergie interne du noyau de la molécule en rayonnement, éventuellement filtré par des pigments? Enfin c'est ce que crois avoir compris de ce que vous me dites. Alors, je sais que je risque d'avoir tout faux...

Dans le cas du spectre visible (même les infrarouges et les ultraviolets) c'est toujours en rapport avec la couche d'électrons la plus externe, les désexcitations des couche les plus interne et le noyau c'est plus dans un rayonnement X ou gamma. Il y a bien transformation d'énergie dans le sens ou l'énergie incidente est absorbée en une fois mais réémise en plusieurs étapes.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Spectr...agn%C3%A9tique

[ceptix]

merci. Votre explication est compréhensible. Du moins je crois avoir compris la logique de cette interaction des rayons.
L'effet miroir est le plus mystérieux car l'interaction entre le rayon incident et la couche externe conduit à une rémission simultanée par une couche électronique d'un autre rayon réfléchi parfaitement similaire au rayon incident. J'ai bien compris que le déroulement d'une démonstration mathématique rend compte de ce processus de la réflexion d'une onde lumineuse. Néanmoins, j'ai du mal à me le représenter avec un petit croquis.

Peut être la réflexion d'un vaguelette sur un mur est une image valable. Lorsque la vaguelette arrive sur le mur, chaque gouttelette d'eau transforme son énergie cinétique en une énergie potentielle et une énergie cinétique dans le sens permis permis par le mur. Cette gouttelette aura donc tendance a redescendre dans une direction exactement symétrique de la vaguelette incidente. Je ne sais pas en quels termes, ces échanges d'énergie et de quantité de mouvement de la gouttelette peuvent trouver un équivalent dans l'interaction des photons arrivant sur le mur électronique constitué par le nuage électronique.

[Deedee81]

Salut,

L'effet miroir est le plus mystérieux car l'interaction entre le rayon incident et la couche externe conduit à une rémission simultanée par une couche électronique d'un autre rayon réfléchi parfaitement similaire au rayon incident. J'ai bien compris que le déroulement d'une démonstration mathématique rend compte de ce processus de la réflexion d'une onde lumineuse. Néanmoins, j'ai du mal à me le représenter avec un petit croquis.

Les métaux font (généralement) de bons miroirs (mais il faut aussi qu'ils soient parfaitement plans, donc bien polis) car ils contiennent des électrons libres.
Ces électrons libres diffusent facilement les rayonnements électromagnétiques (du moment que la longueur d'onde n'est pas trop courte).
Simplement parce que les électrons sont des particules chargées qui interagissent donc avec une onde électromagnétique.

Ensuite, chaque électron diffuse l'onde dans tous les sens, mais une seule direction est en fait possible car dans toutes les directions, sauf une, les différentes ondes interfèrent de manière destructive.
Une seule direction donne une interférence constructive : celle correspondant à un angle de réflexion identique à l'angle d'incidence.

C'est encore un cas simple, il y a évidemment beaucoup de situations possibles : diffraction par les milieux transparents, diffraction des rayons X par les cristaux, absorption avec rémission (fluorescence, phosphorescence) ou pas (échauffement, effet photoélectrique) l'absorption pouvant se faire au niveau des états de translation, rotations, vibrations moléculaires ou des niveaux électroniques. Ca peut vite être complexe. D'autant qu'une approche théorique classique suffit parfois (comme pour la réflexion ci-dessus) et éventuellement avec usage de la physique statistique, parfois pas (il faut alors de la mécanique quantique, voire de l'électrodynamique quantique).

[ceptix]

Salut,

Ensuite, chaque électron diffuse l'onde dans tous les sens, mais une seule direction est en fait possible car dans toutes les directions, sauf une, les différentes ondes interfèrent de manière destructive.
Une seule direction donne une interférence constructive : celle correspondant à un angle de réflexion identique à l'angle d'incidence.

Le reflet miroir renvoie un fort pourcentage de l'énergie reçue. Si les atomes émettent l'énergie reçue dans toutes les directions, alors l'énergie de l'onde émis dans la "bonne direction" sera une infime fraction de l'énergie totale envoyée dans toutes les directions, laquelle est égale à l'énergie reçue. Je vois donc une impossibilité. en quoi mon raisonnement est il inexact?