La vitesse de la lumière hors du vide

[invite11f2a3ff]

Bonjour,

La lumière se déplace, dans le vide, à c par rapport à tous les observateurs.
Qu'en est-il alors dans des milieux d'indice >1 , où v<c ?
Comment se comporte le rayon lumineux dans de tels milieux ? J'ai lu que dans certains milieux on peut la faire se déplacer à quelques mètres par seconde. Est-ce qu'on peut alors suivre un photon et le rattrapper ?

Je suppose qu'on ne va plus avoir "la lumière se déplace à la célérité du milieu pour tous les observateurs", puisque ça impliquerait que les formules de changement de référentiel de Lorentz dépendraient du milieu.

Mais alors ça me pose un problème, puisque même dans le vide, il y a des atomes, donc n ne vaut pas rigoureusement 1 (il y a sûrement une bonne trentaine au moins de 0 derrière, voire beaucoup plus mais ça ne doit pas être 1)

Bref quelqu'un sait comment ça se passe ??

@+
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[invite3d779cae]

Dans un milieu autre que le vide ca se complique un peu, mais au final la lumiere se propage toujours a la vitesse c, car on oublie souvent de dire que si la vitesse apparente dans le matériau est de v=c/n, le parcours optique est quand a lui : l=dn. Donc au final le 1er effet va etre compensé par le 2eme.

Pour mieu comprendre comment ca se passe il faut regarder un front d'onde, dans un milieu autre que le vide tous les atomes vont se comporter comme des emetteurs. Le front d'onde ca etre absorbé, puis réémis, absorbé, réémis ....... et ainsi de suite, générant une interférence destructive en arriere est une interférence constructive vers l'avant, c'est pour cela que dans un milieu transparent la quasi totalité de la lumiere est transmise.

Une petite parenthese sur les verres anti reflet qui marchent sur ce principe, on dépose une fine couche d'un matériau différent de maniere a ce que tous les faisceau qui seront réfléchi seront annulé par interférence destructive.

Revenons a la question principale, le front d'onde est donc absorbé, réémis, ce phénomene n'est pas instantané et dans certain milieur de loin pas négligeable, on a donc l'impression que le faisceau envoyé sur l'echantillon va a une vitesse plus faible que c.

Il est donc possible de dépasser la vitesse de la lumiere dans certain milieu, la particule laisse alors derriere elle un cone de lumiere, ce phénomene porte le nom d'effet Tcherenkov

http://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_Tcherenkov

[invite11f2a3ff]

Coucou, merci d'avoir répondu

Qu'est-ce que tu appelles le front d'onde en fait ?

[invite11f2a3ff]

Sinon je crois bien que j'ai compris le principe. En fait la lumière se déplace à c entre les atomes, mais il faut un certain temps pour être retransmise après avoir été absorbée
Ok

Puisqu'on parle de ça, je me suis toujours demandé aussi comment ça se fait que les atomes renvoient la lumière exactement dans la même direction que la lumière absorbée. Je me serais plutôt attendu à ce que la direction soit totalement aléatoire, comme dans les phénomènes d'absorbtion d'onde et de niveau électronique.

@+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite88ef51f0]

Puisqu'on parle de ça, je me suis toujours demandé aussi comment ça se fait que les atomes renvoient la lumière exactement dans la même direction que la lumière absorbée. Je me serais plutôt attendu à ce que la direction soit totalement aléatoire, comme dans les phénomènes d'absorbtion d'onde et de niveau électronique.

La direction n'est pas aléatoire car la façon dont l'atome rayonne dépend de la façon dont il a été excité. Il aura alors tendance à rayonner de préférence devant et derrière lui (rayonnement d'un dipôle) si tu prends comme axe celui selon lequel la lumière se propage.
L'émission d'un atome est parfaitement symétrique par rapport à cet atome, donc comment se fait-il qu'au final il y ait une direction privilégiée ? Et bien, en fait le rayonnement réémis par les atomes interfère avec l'onde incidente et avec celui des autres atomes. Ca conduit à des interférences destructives vers l'arrière et constructives vers l'avant. Le résultat est que ton onde avance, à une vitesse plus faible que c (vitesse qui dépend de l'importance de la partie réemise de l'onde et donc du matériau).

Si tu connais la diffraction, tu peux remarquer aussi qu'avec le principe d'Huyghens-Fresnel, tu émets dans une direction privilégiée à partir de sources isotropes.

[invite11f2a3ff]

ouais d'accord je crois piger.

Euh par contre je connais la diffraction (enfin je crois), mais je ne connais pas le principe d'Huygens-Fresnel.

Qu'est-ce que c'est ??

@+

[invite88ef51f0]

je connais la diffraction (enfin je crois), mais je ne connais pas le principe d'Huygens-Fresnel.

J'en conclus que tu connais mais que tu n'es pas intime avec la diffraction. Ce principe dit qu'on peut considérer la propagation de la lumière en disant que chaque point de l'espace (même dans le vide) réémet une onde sphérique. Si tu envoies une onde plane, tous les points réémettent une onde sphérique ce qui au final redonne une onde plane. Mais si par exemple, tu mets un écran avec un trou très petit, tu as une onde sphérique. C'est la diffraction.

[pmdec]

.../... Et bien, en fait le rayonnement réémis par les atomes interfère avec l'onde incidente et avec celui des autres atomes. Ca conduit à des interférences destructives vers l'arrière et constructives vers l'avant. Le résultat est que ton onde avance, à une vitesse plus faible que c (vitesse qui dépend de l'importance de la partie réemise de l'onde et donc du matériau).../...

Bonsoir,
Est-ce la durée de ces multiples absorptions-réémissions qui conduit à la réduction de c ? Et dans ce cas, un rayon lumineux qui traverserait un milieu transparent mobile (perpendiculairement au rayon) serait-il dévié ou déporté ?

[invite11f2a3ff]

J'en conclus que tu connais mais que tu n'es pas intime avec la diffraction

Je crois que c'est exactement ça.

Peut-être que ça viendra l'année prochaine avec l'étude des interférences etc...

@+