Explications longueur d'onde

[Hanabira]

Bonjour, alors voila j'ai regardé le documentaire de la journée des étoiles, le soir (le 6 de ce moi d'août), et lorsqu'ils parlent de la longueur d'onde c'est venu me déranger une fois de plus, je n'arrive pas a comprendre du tout. Donc la longueur d'onde est la distance parcourue par une onde en un certain temps donné, si je suis pas faux. Prenons le bleu, qui est d'environs 450nm, mais déjà rien qu'à ce niveau, ça me titille. 450nm c'est trop petit pour que ce soit une distance parcourue, enfin je dit ça mais j'en sais rien . Donc si quelqu'un peut m'éclaircir là dessus, ensuite autre chose. Pour calculer la vitesse de recul des galaxies par rapport à nous, les astronomes (ou je sais pas quel métier traite de ça) utilisent l'effet Doppler, mais une fois de plus je n'arrive pas à comprendre. Pourquoi l'onde que nous recevons passe du bleu au rouge ? Et enfin une autre question, une onde électromagnétique a-t-elle une masse (je pense que oui vu que les photons peuvent se dévier par une attraction trop forte) ?

 

Bon je sais, je ne vais passer qu'en Terminale et ça me sert a rien mais j'ai vraiment envie de tout savoir là dessus. Sinon j'ai déjà cherché sur google mais j'en ai un peu marre de lire des pavés qui me donnent du sel quand je demande du poivre. Notez la petite touche d'humour "AHAHAH elle est bien bonne"

 

Merci d'avance, Hanabira

 

ps : si quelqu'un connait quelques formules là dessus sans utiliser 35 termes qui ne veulent absolument rien dire pour moi (pour le moment !), j'en serais très content.

Modifié 10 août 2011 par Hanabira

['Bruno]

Bonjour Hanabira !

 

450nm c'est trop petit pour que ce soit une distance parcourue, enfin je dit ça mais j'en sais rien

À ton avis, c'est combien la distance minimale possible ?

 

Ben en fait, 450 nm c'est largement suffisant pour qu'on puisse définir une onde de cette longueur.

 

Pourquoi l'onde que nous recevons passe du bleu au rouge ?

Lorsqu'on s'éloigne de la galaxie, l'onde est en quelque sorte étirée (c'est plus compliqué que ça mais pas la peine de rentrer dans les détails), donc la longueur d'onde émise par la galaxie nous parvient plus grande. Or il se trouve que la lumière de courte longueur d'onde reçue par l'oeil est visualisée par le cerveau sous forme d'une couleur bleue, alors que la lumière de plus grande longueur d'onde est visualisée sous forme de rouge (bleu pour 0,4 µm et rouge pour 0,7 µm - en-dessous et au-dessus, l'oeil ne capte pas). Du coup, puisque la longueur d'onde est plus grande (par « étirement »), la lumière est plus rouge.

 

Et enfin une autre question, une onde électromagnétique a-t-elle une masse (je pense que oui vu que les photons peuvent se dévier par une attraction trop forte) ?

Le fait que les photons sont déviés par un champ gravitationnel ne prouve pas qu'ils ont une masse car un champ gravitationnel dévie toutes les particules, quelle que soit leur masse, éventuellement nulle (c'est la mase de l'attracteur qui compte, pas celle des objets qui y sont attirés).

 

(Ce n'est pas ce que dit la théorie de Newton, mais elle est incomplète.)

 

Sinon j'ai déjà cherché sur google mais j'en ai un peu marre de lire des pavés[...]

Essaie peut-être Wikipédia ? Il y a pas mal d'articles qui sont très bien faits, peut-être est-ce le cas de celui sur la lumière (ou pas) ?

Modifié 11 août 2011 par 'Bruno

[Hanabira]

disons que je ne comprends pas. si on lance 2 ondes parallèles, une bleue et une rouge. c'est la rouge qui ira le plus loin en une seconde ?

peut être que je ne comprends pas tout simplement car je n'ai pas les bases requises (en terminale ça tourne plus sur les rayons lumineux !)

j'aimerai pouvoir l'expliquer à quelqu'un de façon très simple, sans passer par un gros pavé et une tartine de blabla xD

[Tiflo]

Bonsoir,

 

disons que je ne comprends pas. si on lance 2 ondes parallèles, une bleue et une rouge. c'est la rouge qui ira le plus loin en une seconde ?

peut être que je ne comprends pas tout simplement car je n'ai pas les bases requises (en terminale ça tourne plus sur les rayons lumineux !)

j'aimerai pouvoir l'expliquer à quelqu'un de façon très simple, sans passer par un gros pavé et une tartine de blabla xD

 

Je crois que tu n'as pas compris ce qu'est une longueur d'onde, on apprend déjà plus ça au lycée ? (remarque, de mémoire c'était en terminal "les ondes")

La longueur d'onde caractérise la distance entre deux maximas d'intensités, ça n'a aucun rapport avec la vitesse de ton onde.

Une représentation simple pour d'aider à comprendre :

(source : wikipédia)

Ton onde est la courbe en rouge, la longueur d'onde (noté lambda) est la distance entre deux maximas d'intensité.

 

Une onde électromagnétique se déplace à la vitesse de la lumière et ce quelque soit ça longueur d'onde (dans le vide uniquement)

Donc que ta lumière soit rouge ou bleu, elles arriveront au même moment.

 

Pourquoi l'onde que nous recevons passe du bleu au rouge ?

Je suppose que tu as déjà entendu une ambulance (et sa sirène) passer à côté de toi. Tu auras surement remarqué que le son parait plus aigu quand elle s'approche et devient plus grave quand elle s'éloigne.

Quand l'ambulance approche, la longueur d'onde semble "s'écraser", longueur d'onde plus courte => son plus aigu.

Quand elle s'éloigne, la longueur d'onde semble "augmenter", longueur d'onde plus longue => son plus grave

Un effet similaire se produit pour la lumière, d'où le décalage vers le rouge / bleu que l'on observe.

Pour plus d'infos : http://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_Doppler-Fizeau

 

une onde électromagnétique a-t-elle une masse (je pense que oui vu que les photons peuvent se dévier par une attraction trop forte)

 

Non une onde n'a pas de masse, c'est de l'énergie pure.

Les photons ne sont pas déviés à cause de leur masse (ils n'ont pas de masse), mais à cause de la courbure de l'espace-temps par la masse.

Un petit schéma :

(source : http://membres.multimania.fr/tpeetoile/trounoir.html)

 

Tu peux voir sur ce schéma une représentation en trois dimensions de l'espace-temps. Le soleil (au centre) possède une masse énorme, il va déformer fortement l'espace-temps. Quand le photon passe à côté, il n'est pas attiré à proprement parlé par le Soleil, mais sa trajectoire va être incurvé à cause de cette courbure.

 

Tu parles de formules, je te laisse les versions "classiques" de l'effet doppler-fizeau. La version relativiste n'est pas de ton niveau :

 

 

 

fem : fréquence émise (Hz)

frec : fréquence reçue (Hz)

c : vitesse de la lumière (m/s)

vrec : vitesse de déplacement du récepteur (m/s)

 

La fréquence dépend de la longueur d'onde par la relation :

 

fréquence = c / (longueur d'onde)

 

 

Pour la déviation du photon, c'est de la relativité générale, donc ce sont des équations imbuvables (je parle en connaissance de cause )

 

 

 

Le fait que les photons sont déviés par un champ gravitationnel ne prouve pas qu'ils ont une masse car un champ gravitationnel dévie toutes les particules, quelle que soit leur masse, éventuellement nulle (c'est la mase de l'attracteur qui compte, pas celle des objets qui y sont attirés).

 

Hein ??

Et comment l'objet sait s'il doit être attirant ou attiré ?!

Tu t'avances un peu je crois ...

 

 

je ne vais passer qu'en Terminale et ça me sert a rien

ça ne sert jamais à rien !

 

 

 

Désolé pour la tartine

 

 

Tiflo

Modifié 12 août 2011 par Tiflo

[christel]

excellente tartine

 

Non une onde n'a pas de masse, c'est de l'énergie pure.

Les photons ne sont pas déviés à cause de leur masse (ils n'ont pas de masse), mais à cause de la courbure de l'espace-temps par la masse.

 

par la masse de quoi ?

celle de l'objet près duquel passent les photons... c'est ce que voulait dire Bruno avec :

 

Le fait que les photons sont déviés par un champ gravitationnel ne prouve pas qu'ils ont une masse car un champ gravitationnel dévie toutes les particules' date=' quelle que soit leur masse, éventuellement nulle (c'est la mase de l'attracteur qui compte, pas celle des objets qui y sont attirés).

[/quote']

 

ce que tu confirmes d'ailleurs en prenant pour exemple le Soleil

[Saturnin J.]

Et bien merci, ça fait réviser tout ça.

[Tiflo]

excellente tartine

 

par la masse de quoi ?

celle de l'objet près duquel passent les photons... c'est ce que voulait dire Bruno avec :

ce que tu confirmes d'ailleurs en prenant pour exemple le Soleil

 

Je n'ai pas de problème avec cette partie, c'est plutôt :

c'est la mase de l'attracteur qui compte, pas celle des objets qui y sont attirés).

 

qui me chagrine un peu

 

 

Tiflo

['Bruno]

Non une onde n'a pas de masse, c'est de l'énergie pure.

Oui mais E=mc²...

 

Je préfère dire qu'une onde n'est pas un objet matériel, comme le serait une particule, donc parler de sa masse n'a tout simplement pas de sens. C'est un peu comme une ombre : ce n'est pas un objet - même si ça peut avoir comme support un objet - on ne peut donc pas parler de masse d'une ombre. Autre exemple analogue : un arc-en-ciel. (Attention : l'analogie porte juste sur le fait que ça n'a pas de sens de parler de masse pour ces trucs là. À part ça, une ombre et un arc-en-ciel n'ont rien à voir avec un photon.)

 

Je n'ai pas de problème avec cette partie, c'est plutôt :

Citation:

c'est la mase de l'attracteur qui compte, pas celle des objets qui y sont attirés).

qui me chagrine un peu

On parlait d'une particule de lumière attirée par un astre, donc quelque chose comme une étoile ou une galaie vu le contexte de la discussion. Sa trajectoire dépend de la masse totale, c'est-à-dire étoile + particule, mais celle de la particule est tellement négligeable qu'on peut dire que ça ne dépend que de la masse de l'étoile, non ? Donc même si les photons avaient une masse, leur trajectoire dépendraient uniquement de la masse de l'étoile.

Modifié 12 août 2011 par 'Bruno

[jgricourt]

OK pour une particule E=mc2 mais pour un photon son énergie s'écrit E=hv, où v (lettre grec nu) est sa fréquence et h est la constante de Planck.

 

Ah j'oubliais depuis la découverte de l'effet photoélectrique on a aussi la certitude que le photon possède aussi sa propre impulsion égale à h/Lambda (Lambda sa longueur d'onde)

Modifié 12 août 2011 par jgricourt

[Tiflo]

Oui mais E=mc²...

 

Oui mais il manque un bout de l'équation :

E²=m²*c^4 + p²*c²

 

La masse peut être nulle, il reste toujours l'impulsion.

 

 

E=mc² c'est uniquement pour une particule au repos. Un photon qui ne bouge pas n'a pas d'énergie, donc il n'existe pas.

Modifié 12 août 2011 par Tiflo

['Bruno]

La remarque sur E=mc², c'était juste pour dire que je ne trouvais pas la raison (une onde est de l'énergie ==> pas de masse) convaincante parce qu'on pourrait alors rétorquer que E=mc²), mais effectivement une onde lumineuse n'est pas au repos.

 

Mais qu'en est-il d'une onde sonore ? Elle ne se déplace pas à la vitesse de la lumière, elle, donc est au repos dans son référentiel, alors a-t-on E=mc² ? Eh bien non, parce qu'une onde sonore, comme toute onde, n'est pas un objet matériel, et donc n'a pas de masse. Je trouve plus convaincant de le dire comme ça, c'est valable pour toute onde donc ça met le doigt sur la « vraie » raison, non ?

 

(J'expose juste ma façon de comprendre la physique, mais je n'en suis pas spécialiste...)

Modifié 12 août 2011 par 'Bruno

[Tiflo]

Je crois que tu mélanges plein de choses.

 

E=mc² et tout le reste découle de la relativité restreinte. Tu ne trouveras pas d'analogie avec les ondes sonores.

En plus la relation E=mc² considère le côté corpusculaire du rayonnement électromagnétique, cette dualité peut exister également pour les ondes "classiques" avec les phonons, mais c'est autre chose.

 

Une onde n'est pas de l'énergie à proprement parler, mais c'est un transport d'énergie sans transport de matière. (tu peux voir également la description d'un champ : http://fr.wikipedia.org/wiki/Champ_%28physique%29)

L'onde sonore est la propagation d'une variation de pression.

L'onde électromagnétique est la propagation de variation du champ électromagnétique.

Modifié 12 août 2011 par Tiflo

['Bruno]

Une onde n'est pas de l'énergie à proprement parlé

Je suis bien d'accord ! Je réagissais à l'explication comme quoi une onde étant de l'énergie pure, elle n'a pas de masse. Or justement, l'énergie est équivalente à une masse, donc ce genre de raisonnement me paraît trompeur. Pour moi, une onde n'est pas de l'énergie.

 

De plus je ne mélange pas ondes sonores et ondes lumineuses. Le problème que je soulevais est que l'argument comme quoi une onde n'a pas de masse parce qu'elle est de l'énergie et que, vu qu'elle n'est pas au repos, on n'a pas E=mc², n'est pas une raison puisque ce raisonnement ne marche pas sur d'autres types d'onde (mais je sais bien que c'est d'autres types d'onde). Pour moi, la raison est qu'une onde n'est pas un objet matériel, donc parler de sa masse n'a pas de sens.

 

En tout cas c'est comme ça que je comprends tout ça...

[Tiflo]

E=mc² ne s'applique pas à une onde, donc c'est un peu bancal pour justifier qu'une onde n'est pas de l'énergie ou je sais pas quoi.

 

vu qu'elle n'est pas au repos, on n'a pas E=mc²

Même si elle était au repos, on aurait pas E=mc², ça ne s'applique qu'à des particules (photons compris).

 

 

Des concepts comme ça reste toujours difficile a expliquer / comprendre.

[jgricourt]

Euh ... juste pour bien comprendre, l'onde elle même n'est pas de l'énergie pure comme le souligne justement 'Bruno, le concept d'énergie pour une onde n'a de fondement que par la notion de quanta dû à Max Planck et donc ce n'est que sous forme paquet unitaire d'énergie (E=hv) porté par les photons que l'on explique cette notion. L'essence de la dualité photon / onde ne viens pas d'ailleurs. L'onde elle même ne transporte effectivement pas de matière mais elle est porteuse d'information.

[Saturnin J.]

Là moi je suis au milieu :

 

Hanabira va être content :

"j'aimerai pouvoir l'expliquer à quelqu'un de façon très simple, sans passer par un gros pavé et une tartine de blabla xD "

 

et

 

"ps : si quelqu'un connait quelques formules là dessus sans utiliser 35 termes qui ne veulent absolument rien dire pour moi (pour le moment !), j'en serais très content. "

 

Notez bien : c'est pas une critique, le sujet n'est pas simple.

[christel]

À part ça' date=' une ombre et un arc-en-ciel n'ont rien à voir avec un photon[/quote']

 

alors là nan M'sieur, chuis pas d'accord

ombre = moins de photons car masqués par quelque chose

arc en ciel = de jolis photons vu à travers l'humidité de l'atmosphère

[jgricourt]

Non christel 'Bruno a raison, les photons "apparaissent" dans le champ d'investigation de la physique que lorsqu'on étudie les échanges d'énergie mais lorsqu'on parle de lumière aussi colorée soit-elle au sein d'un magnifique arc en ciel on ne parle pas d'autre chose que d'onde lumineuse.

[christel]

oup's merci Jgricourt

['Bruno]

Christel : mon « à part ça » était une précaution oratoire, car je sais que pas mal de gens raisonnent abusivement sur les analogies : on leur dit que X et Y sont analogues sur un certain point précis, et alors ils imaginent qu'ils sont analogues partout.

 

Genre : l'éloignement des galaxies est analogue à l'éloignement des pastilles collées sur un ballon qui gonfle. Eh bien il y a des gens qui raisonnent comme si l'univers avait la forme d'un ballon ou je ne sais quoi.

 

Je voulais juste prévenir ce genre d'abus, pas affirmer que ça n'avait vraiment rien à voir (peu importe).

[christel]

merci Bruno

faut pas hésiter de toutes façons à me reprendre quand mon raisonnement est trop simpliste et/ou est faux, ça ne peut que me rendre service

[Hanabira]

merci à tous pour ces réponses

Je suppose que tu as déjà entendu une ambulance (et sa sirène) passer à côté de toi. Tu auras surement remarqué que le son parait plus aigu quand elle s'approche et devient plus grave quand elle s'éloigne.

Quand l'ambulance approche, la longueur d'onde semble "s'écraser", longueur d'onde plus courte => son plus aigu.

Quand elle s'éloigne, la longueur d'onde semble "augmenter", longueur d'onde plus longue => son plus grave

Un effet similaire se produit pour la lumière, d'où le décalage vers le rouge / bleu que l'on observe.

en fait cette explication et les versions de la voiture avec le klaxon je les connaissait depuis longtemps mais je trouve que ce n'est pas une explication, mais un exemple. je pense que j'en demande trop mais j'aimerai l'explication scientifique de "pourquoi l'onde passe du bleu au rouge" !

et aussi pourquoi le bleu a une longueur d'onde plus courte que le rouge ? (du coup ça réponds pour les rayons gamma jusqu'aux ondes radios ?)

sinon merci pour les formules, je sais pas si je les retiendrai !

[bb98]

"pourquoi l'onde passe du bleu au rouge" !

et aussi pourquoi le bleu a une longueur d'onde plus courte que le rouge ? (du coup ça réponds pour les rayons gamma jusqu'aux ondes radios ?)

sinon merci pour les formules, je sais pas si je les retiendrai !

 

 

Bonjour

 

On peut imaginer une étoile bleue.

Elle envoie une lumière bleue.

Quand la lumière part de l'étoile, cette lumière est ...bleue

 

Cette lumière voyage vers nous ( et ailleurs aussi )

Dans son voyage, la lumière est dans l'espace entre l'étoile et nous, forcément.

 

Or, cet espace est "comme" du caoutchouc, il va être étiré.

La lumière qui voyage subit cet étirement

Sa longueur d'onde ( c'est la distance entre deux maximum de l'onde) va être augmentée aussi : c'est le fameux passage du bleu au rouge.

 

Les couleurs ne sont QUE des impressions dans notre oeil - cerveau : en fonction de l'énergie du rayonnement, notre oeil - cerveau nous dit "cela est bleu, cela est rouge"

Il existe des animaux qui voient l'infra rouge, par exemple, pas nous.

 

 

Bonnes lectures

[Hanabira]

en fait je vais être chiant mais je comprends pas pourquoi elle s'étire ?

si c'est parce que la galaxie s'éloigne plus vite que la vitesse de la lumière, je pense comprendre du coup que la lumière s'étire, mais au bout d'un moment elle passera en IR alors ? puis en onde radio ? (on la verra plus ?)

(je viens de me faire une dose de physique cantique (<-- dangereux pour la santé lol), donc désolé si tu as répondu au maximum de ma question et que j'ai pas compris !)

[Tiflo]

On te l'a répété dix fois !

La longueur d'onde ne s'étire pas à proprement parler, car pour la source, elle ne change pas (le son du klaxon quand tu es dans la voiture ne change pas).

C'est uniquement l'observateur qui va la voir varier en fonction de leurs mouvements respectifs.Quand la source se rapproche de toi, l'onde semble compressée, donc la longueur d'onde deviens plus courtes, d'où le décalage vers le bleu.

Quand la source s'éloigne de toi, l'onde semble s'étirer, la longueur d'onde semble plus grandes, donc décalage vers le rouge.

 

Si c'est l'histoire des décalages vers le bleu ou rouge qui te gène, considère le décalage vers les petites longueurs d'onde / grandes longueurs d'onde..

 

Sur le schéma si dessous :

a) l'étoile est immobile, sa longueur d'onde apparente ne change pas.

Quand l'étoile s'approche de toi, les ondes semblent compressées.

c) Quand l'étoile s'éloigne, les ondes semblent étirées.

 

 

Avant de parler de physique "cantique" (on écrit sa quantique déjà), je doute que tu comprennes la moindre chose si tu n'es pas capable de comprendre l'effet doppler !

Modifié 19 août 2011 par Tiflo

[bb98]

Bonjour

 

C'est l'ESPACE qui s'étire !

 

On peut en faire une image ; on dessine quelque chose sur un bout ce caoutchouc; on étire la caoutchouc, la figure est déformée : ATTENTION ce n'est qu'un pauvre image !

En première approximation, les galaxies ne bougent pas ( ou très très peu ) par rapport à l'expansion de l'ESPACE

 

Oui, le décalage peut être si grand que...on ne voit plus, avec nos yeux, cette lumière étirée

Ainsi, le fameux "fond diffus cosmologique" est la LUMIERE du Big Bang, si étirée...qu'on ne la distingue qu'avec des capteurs spéciaux

 

Bonnes lectures

[Hanabira]

c'est vrai que "quantique" c'est plus joli à écrire comme ça

sinon pour l'effet doppler je connais le principe mais sans plus, ce qui me suffit pour comprendre l'essentiel.

mais en fait je crois avoir la réponse à ma question et je vais garder ça en tête, de toute façon je doit devenir agaçant xD

 

sur ce, bonne soirée à tous et merci Tiflo pour les tartines de confiture

Hanabira

 

ps : pas besoin de connaitre la recette d'une tarte au citron pour faire une tarte au citron (<-- conclusion de fou ! lol)

 

edit : j'avais pas vu la page 2 lol merci pour l'explication j'y vois encore plus clair !

[Tiflo]

ps : pas besoin de connaitre la recette d'une tarte au citron pour faire une tarte au citron (<-- conclusion de fou ! lol)

 

C'est sûr (encore que ... j'en serais incapable ), mais la physique quantique, c'est pas d'la tarte ! ()

 

 

Tiflo