petite question sur la lumière

(Cliquez-ici pour accéder à la version originale de cette discussion avec couleurs et images)





Posted by: lodie_75

bonjour à tous je me posais deux petites question sur la lumière ...
pourquoi il ne faut pas comparer la propagation de la lumière à celle des ondes mécaniques??
et derniere question les rayons solaires, c'est une lumière monochromatique ou polychromatique??
merci beaucoup pour vos réponses :D


Posted by: Dominique Lefebvre

Citation:
Posté par lodie_75
bonjour à tous je me posais deux petites question sur la lumière ...
pourquoi il ne faut pas comparer la propagation de la lumière à celle des ondes mécaniques??
et derniere question les rayons solaires, c'est une lumière monochromatique ou polychromatique??
merci beaucoup pour vos réponses :D


En voilà des questions intéressantes!

Point 1: les ondes mécaniques sont formées par la propagation d'un ébranlement de matière, l'eau pour les vagues, l'air pour le son, les vibrations d'une corde, etc. Elles nécessitent un support physique pour propager l'énergie d'ébranlement.
On a longtemps cru (jusqu'au début du XXeme siècle) qu'il en était de même pour la lumière et l'on avait imaginé un support matériel que l'on appelait l'éther.
L'existence de cet éther n'a pas résisté à la théorie de la relativité et l'on dit aujourd'hui que la lumière et plus généralement les ondes électromagnétiques sont des ondes de champ, c'est à dire qu'au lieu d'ébranler un support matériel, elles ébranlent un champ (le champ électromagnétique). Attention, je simplifie beaucoup mais c'est l'esprit.
Il faut bien garder présent à l'esprit que le champ électromagnétique est un modèle mathématique d'une réalité physique qu'on n'appréhende pas. Et régulièrement la notion de support de propagation des ondes électromagnétiques revient sur la tapis, sans s'appeler "éther", évidemment!
Pour résumer:
- les ondes mécaniques se propagent dans un milieu matériel et l'équation type de propagation est l'équation d'Alembert.
- les ondes électromagnétiques se propagent dans un milieu immatériel (un champ) et les équations de propagation sont les équations de Maxwell.

Point 2 : la lumière solaire est polychromatique! On dit plutôt que son spectre de fréquences (ou de longueurs d'onde) est étalé. Rappelle toi l'expérience du prisme qui décompose cette lumière en plusieurs lumières différentes...


Posted by: cesar

il y a un propriété particuliere que la lumiere est seule à avoir : sa vitesse est independante du referentiel, alors que ce n'est pas le cas des ondes mécaniques... un observateur, où qu'il soit et à qu'elle vistesse qu'il aille mesurera la meme vitesse pour la lumiere, alors que ce n'est pas le cas pour les ondes mécaniques....


Posted by: Dominique Lefebvre

Citation:
Posté par cesar
il y a un propriété particuliere que la lumiere est seule à avoir : sa vitesse est independante du referentiel, alors que ce n'est pas le cas des ondes mécaniques... un observateur, où qu'il soit et à qu'elle vistesse qu'il aille mesurera la meme vitesse pour la lumiere, alors que ce n'est pas le cas pour les ondes mécaniques....


La question initiale portait sur la comparaison de la propagation des ondes électromagnétiques et mécaniques.

Rien, dans les équations de propagation de ces deux types d'onde (Maxwell et d'Alembert), ne limite la vitesse de propagation. Cette limitation est introduite par la théorie de la relativité et plus spécifiquement par les transformations de Lorentz-Poincaré.

A propos de cette limitation, notons qu'elle est vraie pour toutes les ondes électromagnétiques et pas seulement la lumière. Notons aussi que la limite est vraie dans le vide et que la vitesse de propagation des OEM dans un milieu matériel est inférieur à cette limite c.

D'ailleurs, au sujet de la vitesse de la lumière, un point important est souvent négligé par les prof de physique en cours: comment se fait-il que la lumière, onde électromagnétique joue un rôle si important dans des phénomènes qui n'ont rien à voir avec l'électromagnétisme? Aprés tout, les transformées de Lorentz-Poincaré sont utilisées en gravitation et en mécanique céleste. Quel rapport avec la vitesse d'une onde électromagnétique?
En réfléchissant bien, et c'est JM Lévy-Leblond qui l'a fait en premier, on peut retrouver l'existence et la valeur de c en partant uniquement des propriétés de l'espace-temps (postulats de Poincaré-Einstein). C'est pour cela que c est maintenant appelée "constante de structure de l'espace-temps" par les physiciens théoriciens.










-