Impulsion lumineuse plus rapide que "c".

L'étude des phénomènes naturels...

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ice_steve
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Impulsion lumineuse plus rapide que "c".

Message par ice_steve » 14/12/2006 - 14:01:09

Bonjour à tous,
je souhaiterais réaliser l'expérience d'Alain Haché (voir ce pdf : http://www.umoncton.ca/sciences/physique/personnel/hachea/larecherche.pdf) qui consiste à propager une impulsion lumineuse dans des sections de cables coaxiaux d'impédances différentes. La vitesse de groupe est alors supérieure à c.

J'ai le "truc" pour calculer l'impédance linéique d'un cable coaxial, mais que se passe-t-il (pour le signal) lorsque l'on met deux sections d'impédance différentes l'une après l'autre ? Je suppose que le signal "rebondit" contre les parois, mais quelqu'un a-t-il une explication précise à me fournir ?

Merci d'avance,
ice_steve

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fffred
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Message par fffred » 14/12/2006 - 18:54:50

je ne pourrais pas d'expliquer ca précisément, mais quand une onde rencontre un dioptre entre deux milieux d'impédances différentes, il y a effectivement une partie réfléchie et une partie transmise. Dans ton exemple, ce n'est pas de la lumière qui se propage, c'est de l'électricité.

En gros l'idée est qu'à chaque réflexion une la partie réfléchie de l'onde va revenir en arrière, puis rencontrer un autre dioptre puis à nouveau être séparée en deux, etc. Toutes ces ondes allant dans tous les sens vont interférer entre elles, et finalement en faisant le calcul de toutes ces interférences, on trouve que l'onde se comporte bizarrement : la vitesse de groupe va plus vite que c, mais l'énergie va moins vite que c.
je suis certain que vous croyez avoir compris ce que j'essayais de vous dire, mais êtes-vous sûr que ce que j'ai dit correspondait vraiment à ce que je voulais dire ?

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Message par Ze Venerable » 20/12/2006 - 23:30:39

SAlut!
fffred a écrit :je ne pourrais pas d'expliquer ca précisément, mais quand une onde rencontre un dioptre entre deux milieux d'impédances différentes, il y a effectivement une partie réfléchie et une partie transmise.

c'est un peu HS, mais c'est quand même interessant de voir que les différents types d'ondes malgré leurs natures très éloignées (lumière, onde de pression, y'en a d'autres?) se comportent de la même manière (jusqu'a un certain point).
On sait pourquoi les différences d'impédance entrainent des reflexions? Dans mon cour d'acoustique c'est un peu parachuté

bonne nuité...

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fffred
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Message par fffred » 21/12/2006 - 0:15:15

* il y a d'autres types d'ondes : ondes sonores transverses (pas de pression), ondes électriques ou électroniques, ondes de gravitation, et les vagues (j'en vois pas d'autres).

* Oui on sait pourquoi, ou au moins dans certains cas. Par exemple, pour la lumière, il faut étudier la matière au niveau microscopique et on peut expliquer d'où vient l'indice de réfraction (qui est lié à l'impédance). Il vient du fait que les atomes absorbent puis émettent la lumière mais avec une tendance à la ralentir plus ou moins selon le matériau. Autre exemple, pour les ondes sonores, il suffit d'écrire les équations du fluide lorsqu'un tube change de taille, et ça sort tout seul. On peut aussi faire un bilan de quantité de matière autour du changement de taille il me semble.
je suis certain que vous croyez avoir compris ce que j'essayais de vous dire, mais êtes-vous sûr que ce que j'ai dit correspondait vraiment à ce que je voulais dire ?

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Message par Ze Venerable » 29/12/2006 - 17:01:32

ok, ben merci

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Message par Ze Venerable » 09/01/2007 - 21:01:04

SAlut!

j'ai ouvert deux bouquins d'acoustique fondamentale, et à chaque fois ils posent qu'il y a une onde réfléchie. Du coup je ne sais pas où je pourrais trouver la démo (enfin bon c juste un peu de curiosité).

Cet exemple illustre un peu pour moi le fait qu'un modèle sert plus à "prévoir" qu'à "expliquer" (mais bon la démo doit bien exister, c'est assez fondamental ce phénomène).

Victor
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Message par Victor » 09/01/2007 - 23:45:53

T'as jamais vu un tube de Kundt (Orthographe non garantie) avec un volume de poussière ou de fumée, le tube étant transparent de l'ordre de 1 à 2 m de longueur, section ronde de 10 à 15 cms de diamètre, un piston ajustable avec surface réfléchissante pour les sons, un haut parleur sur un générateur BF... Le but du jeu étant de faire des interférences entre l'onde émise et l'onde réfléchie, çà de matérialise par des neuds et des localisation harmoniques de la Fumée ou poussière, çà peut se calculer facilement vu que l'onde réfléchie et l'onde incidente peut être considérées comme stationaire, c'est le même style d'équations qu'en mécanique quantique mais appliquée au son et pas de probas là-dedans

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Message par fffred » 10/01/2007 - 0:08:24

Victor a écrit :T'as jamais vu un tube de Hook
Un tube de Kundt plutôt ... non ?

Ze Venerable a écrit : j'ai ouvert deux bouquins d'acoustique fondamentale, et à chaque fois ils posent qu'il y a une onde réfléchie.
Eh bien ils ont tout à fait raison ! Pour comprendre cela, il y a deux étapes :
* Premièrement, la physique est causale, c'est-à-dire que tout effet est produit par une cause le précédent. Ca fait que l'onde incidente produit un ensemble d'ondes sortantes (dans les deux sens) avec différentes fréquences. Cela est tjs vrai car on peut toujours décomposer en une somme d'ondes.
* Deuxièmement, il faut supposer que le système est "linéaire", c'est-à-dire que la fréquence n'est pas changée lors de la propagation. Cela est vrai si l'amplitude de l'onde n'est pas trop forte, ce qui est souvent le cas.

Donc au final, on doit supposer l'existence d'une onde réfléchie de même fréquence (et uniquement celle-ci). Puis les conditions aux limites imposent l'amplitude de l'onde réfléchie.
je suis certain que vous croyez avoir compris ce que j'essayais de vous dire, mais êtes-vous sûr que ce que j'ai dit correspondait vraiment à ce que je voulais dire ?

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Message par Victor » 10/01/2007 - 0:22:06

Oui Ffred, je savais qu'il y avait un k mais c'est si loin

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Message par Ze Venerable » 11/01/2007 - 22:12:18

merci
fffred a écrit :Donc au final, on doit supposer l'existence d'une onde réfléchie

mais navier-stocks ne permet pas de prévoir cette présence d'une onde réfléchie ?

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Message par fffred » 11/01/2007 - 23:14:54

non pas navier-stokes à ma connaissance. Cela ne suffit pas il me semble.
je suis certain que vous croyez avoir compris ce que j'essayais de vous dire, mais êtes-vous sûr que ce que j'ai dit correspondait vraiment à ce que je voulais dire ?

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Message par Ze Venerable » 26/02/2007 - 22:21:56

Salut!
fffred a écrit :* il y a d'autres types d'ondes : ondes sonores transverses (pas de pression), ondes électriques ou électroniques, ondes de gravitation, et les vagues (j'en vois pas d'autres).

me vient une idée, ça peut exister des ondes thermiques (genre on chauffe sinusoïdalement l'extrémité d'un barreau), avec un vrai comportement d'onde (genre qui se réfléchit quand il y a un saut de vitesse de propagation, et tout et tout...) ?

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Message par fffred » 26/02/2007 - 23:02:25

oui on peut générer des ondes thermiques, sauf qu'elle s'atténuent très vite et qu'elles sont très lentes. Donc on ne peut pas en faire grand chose. Par contre cela permet de mesurer les coefficients thermiques du matériau.
je suis certain que vous croyez avoir compris ce que j'essayais de vous dire, mais êtes-vous sûr que ce que j'ai dit correspondait vraiment à ce que je voulais dire ?

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Message par Ze Venerable » 26/02/2007 - 23:06:17

ok, merci, mais pourquoi s'atténuent-elles ? Et est-ce qu'elles peuvent se réfléchir ?

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Message par Victor » 26/02/2007 - 23:07:00

Question à ze vénerable comment tu module une onde thermique il faut un vecteur support il me semble pour qu'il y ait une onde (un gradiant par exemple)
Dernière modification par Victor le 26/02/2007 - 23:08:01, modifié 1 fois.

Illuminatus
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Message par Illuminatus » 26/02/2007 - 23:07:14

:idee: mais ou est ice_steve?? :idee:
Vous connaissez Orion? si c'est non...c'est fort dommage pour vous

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Message par Ze Venerable » 26/02/2007 - 23:14:53

ben on chauffe, donc voila pour le gradient, puis par conduction il y a propagation... après si tout ça a un comportement ondulatoire, c'est justement ma question... j'ai bon ?

fffred, tu fais quoi là, un DEA ? (oui je suis curieux, désolé...)

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Message par cyrille » 26/02/2007 - 23:17:59

J avais lu un article la dessus dans la recherche il y a 2 ou 3 ans.
Voila, une reponse inutile sauf si tu as la collection compltete de la recherche et que tu est pret a retrouver l'article
mais il me semble qu il y avait la demo dedans :D :D

Victor
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Message par Victor » 26/02/2007 - 23:48:35

Fffed pourrait te répondre sur les phonons, il me sembe que c'est eux les support de la chaleur, puis pour moduler le débit sait pas, ça doit pas se conserver le gradiant dans le temps et la propagation spatiales, j'avais toujours appris que ça s'équilibrait par des exponentielles décroissantes

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Message par fffred » 26/02/2007 - 23:56:56

ouhla ya des confusions

Les phonons ne sont pas le support de la chaleur. La chaleur c'est simplement une quantité d'énergie thermique (les molécules qui s'agitent). Par contre cela peut être "couplé" aux phonons.

Pour les ondes thermiques, il suffit de mettre un appareil qui chauffe (une résistance chauffante par exemple) en contact avec un matériau, puis de déclencher le chauffage périodiquement. La diffusion de la chaleur permet alors d'obtenir des ondes.

Si elles s'atténuent, c'est d'une part à cause de la diffraction (l'énergie part dans plusieurs directions), et d'autre part à cause de les pertes sur les bords du matériau (il n'est pas isolé).

Je ne sais pas si on peut les faire se réfléchir. A mon avis c'est tout à fait possible, mais je vois pas comment l'observer.

Ps: oui je suis en dea.
je suis certain que vous croyez avoir compris ce que j'essayais de vous dire, mais êtes-vous sûr que ce que j'ai dit correspondait vraiment à ce que je voulais dire ?

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Message par Victor » 27/02/2007 - 0:04:32

Pour te répondre je suis quasi certain sur les phonons qui transportent la chaleurs, du moins c'est ce que j'ai apris convection rayonnement et transport par phonons du reste les transport de chaleurs par phonons sont couplé à l'acoustique, j"en suis sûr sinon propose moi un autre mode de transport de la chaleur que les phonons, ça a à voir avec la vibration des cristaux

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Message par fffred » 27/02/2007 - 0:14:50

Je pense vraiment que les phonons (ondes acoustiques) ne conduisent pas la chaleur. Par contre il y a un lien étroit entre les phonons et l'agitation thermique dans les cristaux : ce sont tous deux des vibrations d'atomes. Mais ces phénomènes ont des temps caractéristiques très différents : un phonon se propage à quelques centaines de mètres par secondes, et la diffusion thermique se fait à quelques centimètres par minutes.
Par contre il y a probablement un couplage entre ces deux phénomènes.

mais je ne m'y connais pas dans ce domaine donc je ne veux pas m'avancer plus
je suis certain que vous croyez avoir compris ce que j'essayais de vous dire, mais êtes-vous sûr que ce que j'ai dit correspondait vraiment à ce que je voulais dire ?

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Message par Ze Venerable » 27/02/2007 - 13:25:14

ok, merci
mais par contre je me demande si vraiment il peut y avoir propagation d’ondes thermique.
Parce que si on suppose que dans le barreau, à un instant to et dans une région loin de la source, la répartition de la perturbation de température dT soit en A.sin(k.x), j’ai l’impression que l’instant d’après, dT ne sera pas en A.sin(k.x+phi) (correspondant à une translation), mais plutôt en A’.sin(k.x) avec A’<A (donc uniformisation de la température). contrairement à l’acoustique, là « rien n’empêche le front d’onde à repartir en sens inverse »

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Message par fffred » 27/02/2007 - 13:33:46

la propagation des ondes thermiques est tout à fait possible : on l'a testé l'année dernière en tp.
Si ca se propage c'est grâce à la conduction (loi de fourier ...) et pas la diffusion comme tu sembles le noter. On obtient vraiment une équation d'onde.

J'avoue ne pas savoir l'expliquer qualitativement.
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Message par Ze Venerable » 27/02/2007 - 14:25:52

bon ben si ça existe alors ma vision du truc doit être fausse. Par contre conduction et diffusion, c'est un peu le même combat non ?

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