Curiosité physique n°... je ne sais plus! OEM et eau

[Dominique Lefebvre]

Bonjour à tous,

J'ai de nouveau un peu de temps, voilà donc une petite curiosité physique, qui fait l'objet tous les ans d'au moins une kolle en spé !

On vous a peut être dit, ou bien l'avez vous lu dans un thriller quelconque, qu'il était difficile de communiquer par radio entre la surface et un sous-marin. Ou encore qu'un radar ne pouvait voir sous l'eau...

Si l'on tourne le problème autrement, une OEM pénètre-t-elle sous l'eau? De quels paramètres la profondeur de pénétration dépend-elle? Sauriez l'expliquer physiquement puis le démontrer?

Question subsidiaire: si les OEM pénètrent si peu dans l'eau, comment puis-je faire chauffer mon lait au micro-onde (pas moi, mes gosses! Je ne bois plus de lait!).

[Dominique Lefebvre]

Une partie oui, une autre partie est réfléchie, comme pour la lumière et les lois de Descartes.



Je dirais des constantes diélectriques des deux mileux, de la fréquence de l'onde et de l'angle d'incidence.

En fait y a de grandes chances que ce soit mon cours de demain

Je crains que cela n'est pas grand chose à voir avec les lois de Descarte!
D'ailleurs, on peut supposer, pour se simplifier la vie, que l'OEM est plane et en incidence normale à la surface de l'eau, liquide considéré en l'espèce comme conducteur....

pour vous donner une piste, il faut se taper une équation de Maxwell!

Bonne tentative, mais à revoir...

[Dominique Lefebvre]

Pour compléter ma réponse, une partie du rayonnement est effectivement réfléchie mais sans que cela soit modélisable de manière correcte par la loi de Snell-Descarte.
Alors, autre question subsidiaire : de quels paramètres dépendent la réflexion d'une OEM par une surface conductrice (encore Maxwell...)

[Dominique Lefebvre]

Et d'ailleurs, pourquoi une OEM des domaines radio et radar ne se comporterait elle pas comme une onde lumineuse? c'est peut être une piste: quelle est la différence?

[flaja]

bonsoir.

L'intensité d'une OEM qui pénètre un conducteur décroît exponentiellement
(indice de réfraction avec une partie imaginaire).
http://www.ifremer.fr/cersat/fr/research/sensors/cours3.html

Application : Cage de Faraday

Si le micro-onde chauffe, c'est parce que les ondes absorbées déposent leur énergie. Si on réchauffe trop vite un surgelé, l'extérieur est chaud et l'intérieur encore gelé.

La lumière pénètre de pas mal de longueurs d'onde avant d'être absorbée. Les rayons X ou gamma traversent encore mieux l'eau.
http://isitv.univ-tln.fr/~lecalve/oceano/fiches/fiche3E.htm

C'est peut-être du au nombre d'atomes susceptibles d'absorber le photon ?

[Dominique Lefebvre]

bonsoir.

L'intensité d'une OEM qui pénètre un conducteur décroît exponentiellement
(indice de réfraction avec une partie imaginaire).
[url="http://www.ifremer.fr/cersat/fr/research/sensors/cours3.html"]http://www.ifremer.fr/cersat/fr/research/sensors/cours3.html[/url]

Un peu rapide comme réponse cher Flaja! Peux-tu nous développer cela et le justifier?
D'autre part, comment justifies-tu que la profondeur de pénétration est inversement proportionnelle à la fréquence (les communications radio avec les sous-marins se font par exemple à très basse fréquence, dite ELF - qq hertz)

Si le micro-onde chauffe, c'est parce que les ondes absorbées déposent leur énergie. Si on réchauffe trop vite un surgelé, l'extérieur est chaud et l'intérieur encore gelé.

Là aussi, une petite justification serait la bien venue!

La lumière pénètre de pas mal de longueurs d'onde avant d'être absorbée. Les rayons X ou gamma traversent encore mieux l'eau.
[url="http://isitv.univ-tln.fr/~lecalve/oceano/fiches/fiche3E.htm"]http://isitv.univ-tln.fr/~lecalve/oceano/fiches/fiche3E.htm[/url]

C'est peut-être du au nombre d'atomes susceptibles d'absorber le photon ?

C'est peut être du aussi à l'énergie dudit photon, non?

[flaja]

Cher Dominique,
Pour la première citation :
Dans le lien : http://www.ifremer.fr/cersat/fr/research/sensors/cours3.html
la formule (3.8) donne le nombre d'onde imaginaire
qui va se traduire par une exponentielle réelle.
La partie imaginaire provient du terme linéaire de l'équation (3.5)
Bien sûr tout cela ne s'applique que pour une onde plane, j'ai oublié de le préciser.

Je pense que c'est analogue à l'effet tunel de la particule
qui pénètre de quelques longueurs d'ondes
un potentiel (1d) supérieur à son énergie cinétique.

Pour la seconde citation :
Il y a identité entre l'énergie du photon et sa "dimension".
C'est pourquoi un rayon gamma peut pénétrer très profond avant de rencontrer
un électron ou un noyau capable de l'absorber.
Par contre une faible fréquence (ou une grande longueur d'onde)
ne pénètre que de quelques longueurs d'ondes,
mais si la distance du recepteur est de l'ordre de la longueur d'onde,
il peut la capter.
Hypothèse à mettre à l'épreuve de l'expérience.