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Timo - L’effet Vavilov-Cerenkov : ou flash superluminique

ou l'équivalent du supersonique des avions mais pour des particules qui dépassent la vitesse de la lumière dans certains éléments.

D'ailleurs, l'explication prochaine de Timo sur "pourquoi" / comment la lumière va "moins vite" dans certains éléments m'intéresse.
J'ai cru comprendre qu'elle allait TOUJOURS à la même vitesse entre les atomes/molécules mais qu'il y avait un effet domino avec les atomes/molécules

  • qui absorberaient les photons d'un côté ,
  • puis un délai plus ou moins long,
  • puis relâcheraient (émettre) le photon de l'autre côté.

Timo expliquera ;)

Source:

L’effet Vavilov-Cerenkov : ou flash superluminique

advanced_test_reactor.jpg
couleur-science.eu

Commentaires

1. Le mardi, 2. mai 2017, 18:39 par le hollandais volant

Le fait que la lumière rebondit sur les atomes ne tient pas tellement debout : si c’était le cas, il n’y aurait pas de raisons particulière pour que le rayon lumineux sortant soit unique ou dans la même direction.
Pourtant, un rayon laser ressort d’une vitre en restant bien droite.

Ensuite, ton idée sur l’absorption/réémission peut fonctionner, mais ça s’appelle la fluorescence : elle ne se passe qu’à des fréquences (longueur d’ondes) très spécifiques.
Or, un laser rouge est autant ralentit qu’un laser vert, quand il traverse de l’eau ou un vitre. Par ailleurs, rien n’oblige le rayon réémis à l’être dans la même direction que le rayon absorbé.
De plus, le temps de réémission d’un photon précédemment absorbé est, en réalité, aléatoire. Cela n’explique donc pas un indice de réfraction spécifique pour chaque matériau.

Pour comprendre ce qui se passe, l’explication courante utilise la lumière sous sa forme ondulatoire.

Le rayon lumineux est une variation locale, rapide, et mobile du champ électromagnétique (EM). Ce champ EM fait vibrer les atomes, qui sont eux aussi plus ou moins polarisés (positifs au centre, négatif autour). Le sens de l’oscillation de cette vibration va dépendre du sens de propagation de la lumière (un peu comme le son : un son unidirectionnel va faire vibrer les molécules d’air dans un seul sens seulement) et la période d’oscillation correspond à la période de l’onde lumineuse.

Les atomes qui vibrent vont alors stopper leur vibration en émettant un photon, ou, ici, une onde lumineuse (si on reste avec ce modèle). L’onde émise a exactement la même période que celle de la vibration de l’atome, et donc que l’onde initiale.

Le seul fait est que l’onde réémise est déphasée par rapport à l’onde initiale : elle est légèrement retardée (à cause de l’inertie de l’atome, inertie électromagnétique ; ie inductif).

Du coup, quand on regarde ce qui sort du verre, on a donc une onde légèrement déphasée. Si on est dans le verre, le déphasage sera de 33%, de 25% dans de l’eau, etc.

Le rayon lui-même se déplace bien à la vitesse "c", mais son déphasage est retardé, d’atome en atome, et final c’est « comme si » l’onde elle-même (et l’énergie qu’elle transporte) était retardée.

Pour te convaincre de ce « comme si », voici une simulation dans un tableur : https://lehollandaisvolant.net/file...

J’ai pris deux ondes (fonctions cosinus), où sa seconde est retardée (cos(x+phi), où phi est un déphasage). Tu vois que la somme des deux ondes (colonne E) est retardée par rapport à l’onde incidente (colonne C).
Ce retard se produisant sur la dimension temporelle, l’onde est retardée.

C’est un peu compliqué, mais je ferai peut-être un article sur ça.

Quelques ressources :
https://www.youtube.com/watch?v=CiH...

2. Le mercredi, 3. mai 2017, 09:07 par Arfy

Merci ;)

Ok pour l'onde déphasée car "il y a un truc au milieu qui y réagit", mais l'onde initiale elle est passée où ?  Elle a bien été "absorbée" quelque part, nan ?
Ou c'est comme un ralentissement temporaire parce qu'il y a une "montée" à passer avant de continuer son chemin ?

Et tu n'as pas à me convaincre ... je n'ai juste pas encore trouvé une source que j'arrive à "imaginer" ;)

3. Le vendredi, 5. mai 2017, 20:43 par le hollandais volant

L’onde initiale disparaît oui, elle est progressivement absorbée : vu qu’elle met les atomes en vibration, ce que gagne l’atome, l’onde la perd (en amplitude).

À la sortie, l’amplitude de toutes les ondes des atomes reconstitue celle de l’onde initiale (moins les pertes, dues aux impuretés, ou aux pigments dans le verre.

Le reste, fréquence/longueur d’onde etc. reste la même : et vu que c’est elle qui traduit l’information véhiculée par la lumière, l’image en sortie du verre est identique à celle qui entre.

(l’image peut être déformée si le verre est irrégulier, sablé, etc. mais dans ce cas c’est voulu.)