Voile solaire, quantité de mouvement du photon et direction du mouvement

[ecolami]

Bonjour,
Les voiles solaire reçoivent une poussée avec les photons. Les photons ont une quantité de mouvement qui dépend de leur fréquence. Quand on considére la poussée exercée par un photon elle est, a priori, perpendiculaire a la direction des plans d'oscillations des champs magnetiques et electrique. Le photon n'ayant pas de masse est circulant toujours a la même vitesse dans le vide il y a manifestment un problème pour relier tous ces paramètres. (J'ai laissé de côté la question de la quantité de mouvement d'un objet sans masses)
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[coussin]

il y a manifestment un problème pour relier tous ces paramètres

Pas du tout. Pourquoi ?
Les vecteurs k, E et B forment un trièdre direct. Le vecteur d'onde k est la direction de propagation et également la direction de la quantité de mouvement p (les 2 etant simplement proportionnels).

[albanxiii]

Bonjour,

Quand on considére la poussée exercée par un photon elle est, a priori, perpendiculaire a la direction des plans d'oscillations des champs magnetiques et electrique.

Il faut choisir, soit photons, soit champ électromagnétique, mais il ne faut pas mélanger les deux.

Heureusement, les deux modèles donnent les mêmes résultats (dans ce cas là, parce qu'il y a suffisamment de photons) !

(J'ai laissé de côté la question de la quantité de mouvement d'un objet sans masses)

Celle du champ électromagnétique aussi, dont il faut tenir compte si vous prenez le modèle "ondes" pour traiter le problème.

[ecolami]

Bonjour,
Je me suis mal fait comprendre.
+ Un (des) photon arrive dans une direction et pousse la voile solaire.
+ Sa quantité de mouvement dépend de sa fréquence.
+ Le mouvement lié à la quantité de mouvement n'est pas dans la direction prise par le photon ou son onde associée: c'est cela qui pose problème.
Pour moi une onde électromagnétique est constituée de 2 ondes électrique et magnétique oscillant perpendiculairement entre elles et aussi par rapport a la direction suivie par l'onde.

[A voir en vidéo sur Futura]

[gts2]

Sa quantité de mouvement dépend de sa fréquence.

Oui mais cela n'a aucune conséquence sur le résultat si on l'exprimer la pression en fonction de l'énergie volumique incidente.

Le mouvement lié à la quantité de mouvement n'est pas dans la direction prise par le photon ou son onde associée: c'est cela qui pose problème.

C'est quoi "Le mouvement lié à la quantité de mouvement".

La force de pression est dans la direction de variation de quantité de mouvement du photon, perpendiculaire à la voile.
Si vous calculez à partir des champs, E est perpendiculaire à la voile, donc qE aussi, B est tangent comme le courant surfacique, donc la force magnétique est bien perpendiculaire à la voile.

[ecolami]

J'ai ete lire la page wikipedia Voile Solaire tout est bien explique mais RIEN ne répond a la question de la direction du photon et de son impulsion (=quantite de mouvement dans le cas d'une particule sans masse dixit wikipedia)

[gts2]

La "direction du photon" est la même que celle de l'onde, je ne vois pas trop comment il pourrait en être autrement.

Dit en "formules" si est la direction de propagation de l'onde (supposée plane)

[coussin]

J'ai ete lire la page wikipedia Voile Solaire tout est bien explique mais RIEN ne répond a la question de la direction du photon et de son impulsion (=quantite de mouvement dans le cas d'une particule sans masse dixit wikipedia)

Vous avez lu mon message ? Et les autres dans ce fil ?
Expliquez-nous clairement ce que vous ne comprenez pas parce que là, ça tourne au dialogue de sourds...

[ecolami]

Si le photon avait une masse je ne poserai pas la question. Mais comme il n'en a pas et qu'il arrive sur la voile sous forme duale onde et particule avec un oscillation de l'onde qui N'est PAS dans une direction qui puisse pousser la voile je ne comprend pas. D'autant plus qu'une oscillation n'est pas de nature a exercer une force constante dans une direction définie.

[coussin]

Je comprends mieux : vous pensez que le direction de propagation de l'onde est la direction d'oscillation des champs...
Eh bien non. Une onde EM est une onde transverse. La direction de propagation de l'onde est justement perpendiculaire à la direction d'oscillation des champs (c'est la définition d'une onde transverse).
Ce n'est pas l'oscillation des champs qui produit une quantité de mouvement (si c'était le cas, comme vous le remarquez, la quantité de mouvement oscillerait; ce qui n'est pas le cas).

[ecolami]

Je comprends mieux : vous pensez que le direction de propagation de l'onde est la direction d'oscillation des champs...
Eh bien non. Une onde EM est une onde transverse. La direction de propagation de l'onde est justement perpendiculaire à la direction d'oscillation des champs (c'est la définition d'une onde transverse).
Ce n'est pas l'oscillation des champs qui produit une quantité de mouvement (si c'était le cas, comme vous le remarquez, la quantité de mouvement oscillerait; ce qui n'est pas le cas).

Si je comprend bien il faudrait comparer a une vague et le déplacement de la voile serait, en quelques sortes, comparable a celui d'un surfeur.

[Deedee81]

Salut,

Si je comprend bien il faudrait comparer a une vague et le déplacement de la voile serait, en quelques sortes, comparable a celui d'un surfeur.

Analogie qui a forcément ses limites, mais sinon oui, c'est ça.