Bonjour,
j'aimerais savoir s'il existe une fréquence minimum pour une onde électromagnétique?
Si on dispose d'une antenne sans contrainte de taille, que l'on réduit la fréquence électrique à des valeurs très faibles (moins du hertz), y a t-il une limite théorique inférieure pour l'émission d'un photon hertzien?
Est-ce que des expériences ont été réalisées pour des très très basses fréquences?
Merci de votre aide.
Salut ,
Si on ne sait pas faire les antennes , cela va être difficile de les étudier !
En dessous des communications militaires avec les sous-marins , il ne reste ( à mon avis ) que les sources naturelles et rien d'autres ( ELF Extremely Low Frequencies) :
Je cite WIKI anglais :
" Des ondes ELF naturelles sont présentes sur Terre, résonnant dans la région entre l' ionosphère et la surface observée dans les coups de foudre qui font osciller les électrons dans l'atmosphère. Bien que les signaux VLF aient été principalement générés à partir de décharges de foudre, il a été constaté qu'une composante ELF observable - queue lente - suivait la composante VLF dans presque tous les cas. De plus, le mode fondamental de la cavité Terre-ionosphère a une longueur d'onde égale à la circonférence de la Terre, ce qui donne une fréquence de résonance de 7,8 Hz. Cette fréquence et les modes de résonance supérieurs de 14, 20, 26 et 32 Hz apparaissent comme des pics dans le spectre ELF et sont appelés résonance de Schumann .
Des ondes ELF ont également été provisoirement identifiées sur Titan , la lune de Saturne . On pense que la surface de Titan est un mauvais réflecteur des ondes ELF, de sorte que les ondes peuvent plutôt se refléter sur la limite de glace liquide d'un océan souterrain d'eau et d'ammoniac, dont l'existence est prédite par certains modèles théoriques. L'ionosphère de Titan est également plus complexe que celle de la Terre, avec l'ionosphère principale à une altitude de 1200 km (750 mi) mais avec une couche supplémentaire de particules chargées à 63 km (39 mi). Cela divise l'atmosphère de Titan en deux chambres de résonance distinctes. La source des ondes ELF naturelles sur Titan n'est pas claire car il ne semble pas y avoir d'activité éclair importante. [31]
D'énormes puissances de rayonnement ELF de 100 000 fois la puissance du Soleil en lumière visible peuvent être émises par des magnétars . Le pulsar de la nébuleuse du Crabe émet des puissances de cet ordre à 30 Hz. [33] Le rayonnement de cette fréquence est inférieur à la fréquence plasma du milieu interstellaire , donc ce milieu lui est opaque et ne peut pas être observé depuis la Terre. "
Celui qui accroît son savoir , accroît sa souffrance . L'Ecclésiaste 1-18
Bjr à toi, Il n' y a pas de limite in férieure (et supérieure) à la création d'une onde EOM.Envoyé par sylbio21
On peut trés bien avoir (théorie) une onde dont la période s'étale sur 1 jour , 10 jours, 1 mois etc...Reste à mettre en évidence,
cette onde....et la détecter. (autres problémes)
Bonne journée
D'un point de vu théorique pur et dur, ordre de grandeur de la longueur d'onde à 10^26 mètres, correspondant à l'univers observable.
Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».
Bonjour.
Rien n'interdit de considérer un champ magnétique variant à une fréquence inférieure à celle dont la longueur d'onde est la taille de l'univers.
Quelles constantes physiques connues choisissez-vous pour estimer ce minimum ?
Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».
Bonjour,
Photon et fréquence, ça ne va pas ensemble. Il faut revoir les bases.
Photon hertzien ? c'est quoi ?
Not only is it not right, it's not even wrong!
Salut,
Gwinver ne parlait pas de minimum (au contraire, sa phase semble indiquer l'absence de minimum).
Sinon, même question que Albanxiiii sur les "photons hertziens". Il me semble que l'expression habituelle est "photons mous", s'il s'agit bien de cela.
Et sinon le reste a été répondu, la limite pour les expériences demandées par sylbio21 n'est pas théorique mais pratique. On ne saurait pas détecter ces ondes électromagnétiques si on ne sait pas construire de détecteur et impossible de construire une antenne pour des longueurs d'ondes trop grandes (quand on s'écarte des antennes demi-onde, la sensibilité chute rapidement, la limite pour les ELF est de l'ordre de 100000 km et c'est déjà extraordinaire d'arriver à détecter quelque chose !)
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Bonjour.
Effectivement, l'idée est qu'il n'y a pas de minimum.
Dans les différents posts, il est parfois question de détection et d'antennes.
Il est vrai qu'une antenne nécessite une bonne taille pour ne pas perdre en sensibilité.
Mais, quand on considère la propagation, une fréquence extrêmement basse signifie aussi que le récepteur se trouve proche de l'émetteur en termes de longueur d'onde. C'est une situation de champ proche dans laquelle les règles classiques de propagation ne s'appliquent pas. Il ne s'agit plus de détecter une onde (champ électromagnétique), mais plutôt un champ magnétique ou électrique, comme par exemple mesurer le champ magnétique de la terre ou le champ électrique ente deux conducteurs.
Je ne connaissais pas l'expression "photon mou".
A d'accord, merci. Je suppose que cela explique la possibilité de détecter les ondes ELF. Là il ne devrait même pas y avoir de limite non plus mais il faut (amha) un champ magnétique/électrique suffisamment fort. J'ignore si cela fait une limite pratique. Peut-être pas car il existe de nombreux champs électriques ou magnétiques quasi statiques tant artificiels que naturels.
Ca vient de la physique des particules. C'est le cas typiquement du rayonnement de freinage (théoriquement il y a une énergie finie émise mais un nombre infini de photons, ceci étant dû aux photons mous, mais comme tout détecteur a une limite de résolution, ça ne pose pas de difficulté. C'est typique des divergences infrarouges en théorie quantique des champs)
Dernière modification par Deedee81 ; 22/08/2022 à 10h51.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Bjr , Hum, faut penser aussi ce qu'en sait le primo posteur.....donc trés facile d'utiliser
les MAUVAIS MOTS de sa part.
Bonne journée
Bonjour, désolé si je n'emploie pas les bons termes, sur wikipédia photon j'avais lu:
Le photon est le quantum d'énergie associé aux ondes électromagnétiques (allant des ondes radio aux rayons gamma en passant par la lumière visible)
j'ai donc fait un raccourci ondes radio - hertzien
S'il n'y a pas de minimum, avec une onde qui fait la taille de l'univers, j'ai du mal à imaginer sa formation (très lente) et sa réduction.
Merci pour vos réponses.
Bonjour.
Quand on parle d'onde électromagnétique, on pense généralement à une onde progressive qui se propage. C'est généralement le cas pour une longueur d'onde inférieure aux dimensions des obstacles de son environnement.S'il n'y a pas de minimum, avec une onde qui fait la taille de l'univers, j'ai du mal à imaginer sa formation (très lente) et sa réduction.
Par exemple, on peut considérer le cas d'une onde se propageant dans un guide d'ondes. Lorsque la longueur d'onde est plus grande que la dimension du guide, il y a une forte atténuation en fonction de la distance.
Il pourrait être intéressant de savoir comment ceci est représenté en termes de photons.
oui tous les pulsars étant des dipôles magnétiques tournant engendrent des ondes EM de basse fréquence à la fréquence de rotation. Il est à noter que ce n'est pas propre au pulsar, la Terre étant aussi un rotateur en environ 24h avec un champ magnétique légèrement désaligné engendre aussi une onde ém de basse fréquence (de l'ordre de 10^-5 Hz !!). Il n'y a pas de détecteur qui puisse détecter ça de manière discrète comme des "photons" mais en théorie ils existent, et quand une sonde détecte la modulation du champ magnétique de la Terre due à sa rotation, on peut considérer ça comme une détection - ça se traduit simplement par une modulation visible du champ magnétique.
Remoi, Pour en revenir à la question initiale, il n'y a pas d seuil minimum, reste qu'en PRATIQUE (humainement)
va falloir GENERER cette onde et la détecter !
Si on n'a pas de raison d'une utilisation, alors on laisse tomber!
Juste pour le fun un radioamateur fait joujou avec des ondes à 145...GHz. Détecte de meme des ondes
à...650 Ghz. Mais bon c'est pas n'importe qui !
javascript:launch2c()
Bonne journée
Dernière modification par f6bes ; 28/08/2022 à 08h55.
Bonjour,
Apparemment, il est facile de la générer par un dipôle.
Mais si on la génère par décélération (très lente) d’un électron lent, je me demande à quel moment l’énergie est suffisante pour produire le photon. Et si on arrête la décélération avant, il n’y a pas d’onde?
Et alors, où est partie la perte d’énergie?
Désolé pour ces questions triviales, je n’arrive à trouver (ou à comprendre) de réponse dans la physique quantique qui est très étrange pour moi.
S'il n'y a pas de minimum, ce n'est plus de la physique, mais une extrapolation non justifiée d'un modèle mathématique.
Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».
L'onde quantique n'est pas une onde classique, il n'y a pas d'instant déterminé de production du photon. En fait d'une certaine façon le photon ne prend réalité que quand tu le détectes ! tout ce qu'on peut dire, c'est qu'il y a une certaine probabilité de détecter un photon par unité de temps. Mais pour les champs classiques le nombre de photons associés est tellement grand que ce caractère quantique "discontinu" est inobservable.
pour générer une onde ém de très basse fréquence, il n'y a aucun problème, on scotche un aimant à un dispositif tournant et voila. Les horloges astronomiques simulant le mouvement des planètes peuvent avoir des roues tournant à TRES faible fréquence
Dernière modification par Archi3 ; 28/08/2022 à 09h29.
Oui je comprends bien que le photon ne se présente qu’à la détection, mais l’onde associée doit correspondre à son énergie. En ce sens on ne peut pas découper l’onde à une valeur énergétique inférieure à celle du photon correspondant.
J’ai du mal à me représenter la chose, combien y a t-il de photons potentiels émis pour une ondulation (une longueur d’onde)?
Bêtement, je croyais que c’était un
Salut,
C'est extrêmement variable mais les sources lumineuses habituelles émettent énormément de photons (en fait les sources de photon unique c'est même très récent, il y a même une start-up française spécialisée là-dedans).
Un laser par exemple est produit par émission stimulée. Les atomes sont mis dans un état excité (inversion de population). L'un d'entre-eux se désexcite en émettant un photon de longueur d'onde précise. Et sa présence favorise l'émission des autres atomes (émission stimulée) donnant au final des milliards de photons tous de même longueur d'onde, même direction, même phase (les photons, contrairement aux électrons, sont des bosons et cela leur donne un caractère "grégaire", ils se mettent facilement tous dans le même état quantique). Et on a ainsi un onde électromagnétique unique composée de milliards de photons.
Le rayonnement thermique des ampoules à incandescence est assez différent. C'est des émission indépendantes. On a ainsi des milliards de petits trains d'onde (chacun = un photon) de longueur d'onde, direction et phase différente (spectre thermique).
Bon, j'ai bypassé des dizaines de choses, le sujet est vaste et touche une bonne partie de la mécanique quantique (et même de la théorie quantique des champs) et de la physique statistique.
En effet, un photon de longueur d'onde donnée a une énergie qui ne peut être découpée (sauf à le transformer en deux photons de longueur d'onde double et énergie moitié, ça peut s'obtenir avec des cristaux biréfringents et les deux photons sont même intriqués). Mais là plupart du temps ce n'est pas observable à notre échelle, l'énergie d'un photon dans le visible a une énergie franchement riki (quelques électron-volts). Pour avoir une énergie notable faut monter dans les photons gamma de trèèèès courte longueur d'onde (on a déjà observé de beaux recordx dans les sources gammas astronomiques).
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
non ce n'est pas du tout "un photon par ondulation", mais la représentation rigoureuse d'une onde par des photons fait appel à des concepts probabilistes (et n'est pas du tout intuitive). Mais l'énergie d'un photon étant h.f, celle d'un photon de 1 Hz est par exemple de 6,6 . 10-34 J. Personne (pour le moment) ne sait détecter une transition d'énergie aussi petite, donc quand tu détectes quelque chose, c'est forcément un très grand nombre de photons, donc le caractère discontinu est invisible, pas plus que tu n'es sensible au fait qu'il y a des molécules dans l'eau quand tu te baignes dans la mer.Oui je comprends bien que le photon ne se présente qu’à la détection, mais l’onde associée doit correspondre à son énergie. En ce sens on ne peut pas découper l’onde à une valeur énergétique inférieure à celle du photon correspondant.
J’ai du mal à me représenter la chose, combien y a t-il de photons potentiels émis pour une ondulation (une longueur d’onde)?
Bêtement, je croyais que c’était un
Bonjour,
je suis nul en calcul mais si j'essaie je trouve:
pour construire une onde radio de 1 Hz j'accélère et décélère 4 fois un électron durant 1 seconde dans des différences de potentiel de 1 volt.
J'ai donc utilisé 4eV soit 6,4.10−19 joules
Durant cette seconde, il y a donc eu émission de 6,4.10−19 / 6,6.10−34 soit environ 1015 photons.
pour une onde dans le spectre visible de 380nm, de 790 THz j'accélère et décélère aussi 4 fois un électron durant 1/790.1012s dans 1 volt.
Durant ces 1,26.10-15s, il y a donc eu émission de 64.10−20 / (6,6.10−34 x 7,9.1014) soit 1 photon.
Donc il semble possible d'émettre un tout petit morceau d'une onde radio soit 1/1015ème d'onde en émettant un seul photon radio (en décélérant un électron durant 10-15s dans une différence de potentiel de 1 volt.
ça fait bizarre ce morceau, j'ai du mal à me le représenter, est-ce possible?
Me trompe-je ?
oui l'énergie rayonnée n'est pas qU , c'est donné par une formule plus compliquée que ça (la formule de Larmor : https://fr.wikipedia.org/wiki/Formule_de_Larmor )
mais tu pourrais trouver bien sur des conditions correspondant aux énergies que tu calcules. Quand ça te donne "moins de un photon", ça veut dire que ta perte d'énergie n'est pas continue et déterministe, mais discontinue et aléatoire , c'est à dire que tu observeras de temps en temps un photon et la perte d'énergie correspondante de la particule. Ca ne peut plus être décrit comme une onde électromagnétique classique, qui est une approximation classique du rayonnement, comme la mécanique de Newton est une approximation classique du mouvement quantique d'une particule. Ce n'est pas la peine d'essayer de coller des images classiques dans des situations où elles ne s'appliquent pas.
Salut,
Oui mais ça ne sera pas une onde sinusoïdale, plutôt un paquet d'ondes avec un spectre en longueur d'onde très large. Là, la physique classique suffit : c'est les histoires de transformées de Fourier et tout ça.
Par exemple ici : https://www.enib.fr/~kerhoas/transformee_fourier.html
on donne le spectre de diverses formes, comme une impulsion carrée (qu'on pourrait voir comme un petit bout extrait d'une onde de très grande longueur d'onde)
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
il faut bien comprendre que la description aussi bien en "onde localisée" qu'en "photon localisé" relève d'images classiques qui ne sont pas vraiment adaptées au monde quantique. Le formalisme utilisé en théorie quantique des champs , c'est des distributions d'opérateurs, donc on ne peut pas vraiment les visualiser de façon simple; quand on se met à réfléchir sur des états à "un photon" , on parle en fait d'expériences où on a affaire à des probabilités de détection, pas des ondes ou des particules réelles. Par exemple un état pur à un photon de fréquence fixée a une durée infinie dans le temps, donc c'est évidemment non physique.
Tu as raison Archi3.
Il faut distinguer la modélisation mathématique (modèle physique théorique) qui est franchement assez difficile (je ne dirais pas complexe, en tout cas pour le champ libre, mais les espaces de Fock ce n'est quand même pas les débutants !)
Et les mesures expérimentales, dont l'aspect est beaucoup plus parlant et très différent. Le soucis étant peut-être (pour un néophyte essayant de comprendre) que cela ne donne pas facilement une vue de "qu'est-ce que le photon". Mais là, dès qu'on veut approfondir, faut forcément potasser. Pas trop en théorie quantique des champs (le champ libre c'est les bases) mais faut se farcir toute l'électrodynamique classique et toute la mécanique quantique. C'est costaud.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
On peut toujours penser à une transition atomique qui est l'archétype d'un état à 1 photon (puisque on sait manipuler des atomes uniques maintenant).
Ainsi, une transition entres états de Rydberg ayant n=187386 émet un photon hertzien
Sinon, dans les spectres complexes de certains atomes et/ou ions, je suis persuadé qu'on doit pouvoir trouver des transitions ayant des fréquences extrêmement basses...
Il a quelle taille cet atome ?Ainsi, une transition entres états de Rydberg ayant n=187386 émet un photon hertzien
Probablement dans le spectre hyperfin, bien que 1 Hz c'est franchement peu. Je doute qu'on ait une transition bien nette (plutôt une transition si rapide que la raie naturelle serait extrêmement élargie, mais bon, on doit pouvoir trouver ce genre de truc dans les bases de données des spectres atomiques)
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
la transition hyperfine de l'hydrogène a une longueur d'onde de 21 cm soit 1,42 GHz, ce n'est pas une fréquence radio très basse. Je ne pense pas qu'on des transitions à des énergies beaucoup plus basses, puisqu'il s'agit de l'interaction du spin nucléaire (qui ne peut pas être inférieur à 1/2) dans le champ magnétique produit par les électrons, qui là encore ne peut pas être bien plus faible. (en fait si le couplage est faible , la durée de vie d'un état excité sera très longue, donc au contraire la raie sera très étroite, mais peu intense). Pour avoir des fréquences très basses "microscopiques" (en ne considérant pas les systèmes macroscopiques dont je parlais) , on pourrait aller chercher des émissions genre cyclotron avec des électrons de très faible énergie dans des champs magnétiques très faibles genre le champ intergalactique, mais là encore l'émission sera très peu intense.
1.85 m de rayon. C'est pas excessifIl a quelle taille cet atome ?
