Vitesse de la lumière dans le verre

[Nekama]

Bonjour à tous,

Je m'interroge sur l'interaction entre le réseau cristallin et les photons quand ils traversent par exemple du verre.

Comment explique-t-on que la lumière ralentisse ?

Ce n'est pas un mécanisme d'absorption-réémission car dans ce cas le spectre devrait être modifié (en un spectre de raies) et ce n'est pas ce qu'on observe.

Ce serait un mécanisme d'interaction photons-phonons et qui est tel que la fréquence des photons n'est pas modifiée ?

Ou bien est-ce l'espace qui est modifié par la gravitation (m est petit mais les distances tout autant...) et qui allonge leur parcours ?

Est-ce autre chose ?

Merci.
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[XK150]

Bonjour ,

La réponse courte est que les photons empruntent un chemin plus long dans la matière , car le chemin direct est perturbé par les atomes du milieu .

[Nekama]

Bon. Ce n'est pas l'espace qui modifie quoi que ce soit, vu les distances et les masses en jeu tous les effets sont en-dessous de la distance de Planck.

Mais comment les photons interagissent-ils avec le verre (v diminue d'un facteur n ~ 1.5) sans échanger d'énergie (fréquence conservée) ?

(edit: rédigé sans avoir lu le message de XK150)

[Nekama]

Bonjour ,

La réponse courte est que les photons empruntent un chemin plus long dans la matière , car le chemin direct est perturbé par les atomes du milieu .

Ils voyagent en zigzag entre les atomes ? Et selon quelles lois ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[mach3]

D'une manière générale, quand le milieu n'est pas le vide, il contient des atomes et les atomes contiennent des particules chargées.
Une onde électromagnétique étant la propagation de champs électrique et magnétique oscillants, ceux-ci vont agir sur les particules chargées en les faisant osciller (avec plus ou moins d'efficacité et plus ou moins en phase, en fonction de la fréquence). Or, une particule chargée qui oscille est accélérée, donc elle génère elle-même une onde électromagnétique de même fréquence que celle qui a causé l'oscillation mais avec un décalage de phase. L'onde incidente, en interagissant avec les atomes du milieu génère tout un tas d'ondes secondaire, déphasées par rapport à elle. La somme de l'onde incidente et de ces ondes secondaires, qui ont toutes pour vitesse celle dans le vide, donne une onde dont la vitesse est plus lente que celle de l'onde incidente.

Il y a un chapitre du cours de Feynman qui explique ça super bien, je viendrais l'ajouter en lien si je le retrouve.

m@ch3

[MissJenny]

Je m'interroge sur l'interaction entre le réseau cristallin et les photons quand ils traversent par exemple du verre.

le verre justement n'est pas cristallin.

[ThM55]

Feynman, deux endroits:

- idées générales et indice des gaz (assez simple): https://www.feynmanlectures.caltech.edu/I_31.html
- à partir des équations de Maxwell dans les milieux denses (plus difficile): https://www.feynmanlectures.caltech.edu/II_32.html

Il y a aussi un chapitre dans le volume 3 (Mécanique Quantique) sur la propagation dans les cristaux, mais cela concerne plutôt les électrons.

[Nekama]

Merci pour les réponses