Grâce à quoi se propage la lumière dans le vide ?

J'imagine que la réponse à cette question existe depuis longtemps mais si quelqu'un pouvait me la donner...

On sait que la lumière est capable de se déplacer dans le vide.

On sait aussi que la lumière est en même temps une onde et une particule.

Prenons le côté onde...

Une onde n'est finalement que la vibration ou le déplacement d'un milieu donnée (l'air pour les ondes sonores, eau pour les vagues, etc.)

Donc si la lumière est aussi une onde et qu'elle peu se propager dans le vide, quel est le milieu qui lui permet cette propagation ? je sais qu'au début du siècle a été évoqué l'ether mais est-ce que ça a été remplacé par autre chose ? ou est-ce tout simplement "l'espace-temps" lui même qui se met à "vibrer" pour propager cette onde ?

Bonjour !

Et bien grâce à rien !

La lumière est une onde électromagnétique qui n'a pas besoin d'un milieu matériel pour se propager au contraire d'un courant d'air, d'un son ou d'une vague.

Bonne piste la vibration de l'espace-temps, je ne saurais la confirmer.

Ce qui vibre dans la lumière, ce sont les champs électrique et magnétique qui sont perpendiculaires entre eux et perpendiculaires à la direction de propagation de l'onde.

Bon ciel !

Pas besoin de la relativité restreinte ou générale pour appréhender la propagation des ondes électro magnétiques.

Effectivement, elles se propagent dans le vide sans avoir recours à un milieu particulier comme l'éther

euh... désolé mais je n'arrive pas à comprendre ça. Comment une onde peut-elle se propager dans le vide sans avoir besoin d'aucun milieu. Ca contredit complètement la définition d'une onde !!!

Il doit y avoir une autre explication ? peut-être liée à quelques mystérieux champs quantiques ? Il paraît que le vide ne serait pas réellement vide non ?

e... peut-être liée à quelques mystérieux champs quantiques ?...

Que nenni Novae ! Cela ne contredit en aucun cas la définition d'une onde et en plus, ici, électromagnétique !

Dans le vide ! Oui, dans rien ! L'électromagnétisme n'a pas besoin d'un milieu de transport !

Ya pas à dire, les Sciences Physiques, c'est fantastique ! :cool:

Très bonne question !

Une onde n'est finalement que la vibration ou le déplacement d'un milieu donnée (l'air pour les ondes sonores, eau pour les vagues, etc.)

Et le milieu est un objet physique : l'air, l'eau, etc.

Ce qui vibre dans la lumière, ce sont les champs électrique et magnétique qui sont perpendiculaires entre eux et perpendiculaires à la direction de propagation de l'onde.

Je pense qu'on est proche de la réponse, mais un champ électrique et un champ magnétique sont-ils des objets physiques ? J'ai un doute, il me semble que ce sont des objets mathématiques du modèle, non ? Peut-on mesurer la masse ou la longueur d'un champ magnétique ? (Il est vrai que les ondes gravitationnelles sont des ondes d'espace-temps, là encore ce n'est pas très matériel comme milieu...)

Effectivement, elles se propagent dans le vide sans avoir recours à un milieu particulier comme l'éther

Je crois que ce n'est pas une réponse car, par définition, une onde est la propagation d'une propriété du milieu matériel. Pas de milieu, pas d'onde.

Doit-on considérer que la lumière n'est pas une onde mais un "machin" (ni onde ni particule) qui se comporte parfois comme une onde sans en être une (puisque ce n'est pas la vibration d'un milieu) ?

Hello 'Bruno !

...mais un champ électrique et un champ magnétique sont-ils des objets physiques ? ... Peut-on mesurer la masse ou la longueur d'un champ magnétique ?

 

...

...

 

par définition' date=' une onde est la propagation d'une propriété du milieu matériel. Pas de milieu, pas d'onde.

 

...[/quote']

 

Je pencherais pour oui car ils sont à défaut de mesurer la longueur ou la masse, leur intensité peut être mesurée.

 

Pour la deuxième partie, certes, tel que l'onde sonore qui est une surpression qui se propage couche d'air après couche d'air.

Avec la lumière, cela me semble être la même chose mais avec un champs électromagnétique non ?

Je crois que ce n'est pas une réponse car' date=' par définition, une onde est la propagation d'une propriété du milieu matériel. Pas de milieu, pas d'onde.[/quote']

Non. En vision "classique" (formules de Maxwell) on peut très bien avoir du vide et définir le champ électrique et magnetique de chaque point du vide. Pas besoin de milieu, juste d'espace.

 

Ça, c'est le modèle classique, bien sûr. En mécanique quantique, c'est le photon lui-même qui est le véhicule de la force électromagnétique, et le champ classique peut être déduit des photons, réels et virtuels (comme elle sont tant qu'on a pas observé les photons, ce qui par définition ne se fait pas pour des photons virtuels). Le vide est "plein" de photons virtuels qui véhiculent la force eléctromagnétique. Souvent, dans des théories quantiques, pour calculer plus simplement on réintroduit la notion de champ (quantique cette fois ci).

 

J'ai mis un lien angalis, mais c'est parce que la page wiki française est bien moins claire...

 

Un bon livre sur le sujet:

http://en.wikipedia.org/wiki/QED:_The_Strange_Theory_of_Light_and_Matter

Bonjour,

le rayonnement électromagnétique est constitué de photons dont la nature est effectivement duale : dans certaines circonstances leur comportement est celui de corpuscules ("billes de lumière"), dans d'autres circonstances il est celui d'ondes (trains d'onde).

En approche macroscopique, la présence de photons en un point se matérialise par un champ électromagnétique oscillant. En approche microscopique, les photons sont caractérisés à un instant donné par une onde d'amplitude de probabilité de présence, ce qui peut se représenter comme un "nuage" de présence plus ou moins probable. De cette onde d'amplitude peuvent être extraits la position moyenne, l'impulsion moyenne et quelques autres propriétés intéressantes comme les incertitudes en position et en impulsion.

La plupart des ondes auxquelles on pense (ex. vagues à la surface de l'eau, son, ondes sismiques) sont liées à la variation d'une propriété mécanique : le champ de contraintes (pression, tension, cisaillement) par exemple. Leur existence et leur propagation est donc dépendante d'un milieu matériel.

Le champ électromagnétique n'a pas cette dépendance à un milieu matériel. Voilà pourquoi il existe et se propage dans le vide. L'interaction avec la matière ordinaire qui est fondamentalement constituée de particules chargées peut modifier la propagation (ex. vitesse de phase, absorption, réflexion).

J'espère ne pas avoir été trop nébuleux

Un grand merci pour vos précisions !

En vision "classique" (formules de Maxwell) on peut très bien avoir du vide et définir le champ électrique et magnetique de chaque point du vide.

On peut définir le champ électrique comme on peut définir l'altitude d'une montagne. C'est une grandeur. Mais ce n'est pas un objet matériel. Un champ électrique, ce n'est pas un objet composé de molécules (comme l'eau) mais une sorte de fonction vectorielle, donc un objet mathématique.

Exemple : les points de Lagrange ne sont pas des objets matériels, ce sont juste les endroits où l'intensité de la gravitation s'équilibre entre deux astres (exemple : la Terre et la Lune). Le champ électrique, c'est un peu la même chose : à chaque endroit de l'espace on définit un vecteur qui décrit la force électrique (de même qu'on peut définir un vecteur qui décrit la force de gravitation), et l'ensemble des vecteurs s'appelle un champ. Mais ce n'est pas un objet physique.

Je pencherais pour oui car ils sont à défaut de mesurer la longueur ou la masse, leur intensité peut être mesurée.

Oui, on peut mesurer leur intensité, or l'intensité ne s'applique pas à un objet physique (quelle est ton intensité ?) mais à un objet mathématique du modèle (l'intensité d'un vecteur).

Ok 'Bruno, je pense aussi comme ça. No problemo.

Mais ensuite, si ce n'est pas un objet matériel, j'ai envie de te dire par rapport à la question de notre camarade : "On s’en fout!"

Bon ciel !

S'il n'y a pas de milieu matériel, ce n'est pas une onde au sens où on l'entend normalement (une onde étant une vibration du milieu matériel).

Mais on parle bien d'une onde électromagnétique qui peut se propager sans milieu matériel ! Ce n'est pas un abus de langage que de dire ça !

Ne vous en faites donc pas

Il s’agit d'une théorie c'est à dire d'un modèle mathématique. On ne peut pas appréhender autrement ce que l'on a coutume d'appeler "l'infiniment petit".

La théorie des champs est un outil mathématique extraordinaire et qui fonctionne parfaitement bien au vu de l'expérimentation.

Maintenant, pour bien semer ma grouille , je dirai que le vide est tout sauf vide.

On pourrait aussi bien imaginer que le vide quantique, une "mousse" à l'échelle de Planck, est un support ayant bien d'autres paramètres caractéristiques tel le e0 (epsilon zéro) de la permittivité diélectrique du vide.

cordialement

YAC5

Mais on parle bien d'une onde électromagnétique qui peut se propager sans milieu matériel ! Ce n'est pas un abus de langage que de dire ça !

Je pensais qu'une onde est forcément une perturbation d'un milieu matériel. Mais est-ce qu'en fait ce qu'on appelle une onde peut être une perturbation de quelque chose de non matériel ?

Une onde est une perturbation se propageant sans transport de matière mais avec transport d'énergie (définition terminale scientifique)

Il y a bien de l'energie transportée par les ondes lumineuses.

Les ondes mécaniques dont tu parles Bruno se propagent par une vibration de proche en proche du milieu

Ne confondons pas, ce n'est pas le milieu qui est responsable de l'onde mais une source. Le milieu la laisse passer plus ou moins bien.

Une onde est une perturbation se propageant sans transport de matière mais avec transport d'énergie

Une perturbation de quoi ? La précision comme quoi il n'y a pas de transport de matière suggère que c'est une perturbation dans de la matière (sinon on ne ferait pas cette précision).

... Mais est-ce qu'en fait ce qu'on appelle une onde peut être une perturbation de quelque chose de non matériel ?

Mon humble cursus me dirait que oui' date=' on peut ! Dans notre cas, la perturbation induite par la lumière est de nature magnétique et électrique.

Ne confondons pas, ce n'est pas le milieu qui est responsable de l'onde mais une source. Le milieu la laisse passer plus ou moins bien.

Pour en revenir à la question de Novae, tout a fait d'accord !

** Une onde électromagnétique et mécanique se propage grâce à une source.

** Une onde électromagnétique n'a pas besoin d'un milieu matériel pour se propager.

** Une onde mécanique, quant à elle, oui, elle en a besoin.

Bon ciel !

OK, je crois que je comprends. Mon problème était que je confondais onde tout court et onde mécanique.

C'est sur ce point où l'ami Novae bloque !

Après un détour par wikipédia, voici leur définition : Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales du milieu.

en même temps ils disent : L'onde électromagnétique n'a dans certains cas pas de support matériel.

Donc ce que j'aimerais comprendre dans le cas de l'onde électromagnétique c'est quoi la propriété physique locale qui est modifiée ? l’énergie ? ce serait donc ça le support immatériel qui serait perturbé ? en fait la lumière ne serait que de la pure énergie en déplacement ?

Donc si la lumière est aussi une onde et qu'elle peu se propager dans le vide, quel est le milieu qui lui permet cette propagation ?

je sais qu'au début du siècle a été évoqué l'ether mais est-ce que ça a été remplacé par autre chose ?

Oui c'est cela, c'est l'ether !

Quoi ! quoi ? Einstein à prouvé la non existence de l'ether ?! et cela il y a plus d'un siècle !!

La lumière étant une onde électromagnétique, il ne faut pas oublier que l'électromagnétisme est une des grandes interaction parmi les 4 grandes interaction qui régissent l'Univers.

L'imbattable là dessus, c'est Lorentz et ces fameuse transformation enseigné dès les premières année de fac (en licence de physique).

Pour les matheux :

http://fr.wikipedia.org/wiki/Transformations_de_Lorentz_du_champ_%C3%A9lectromagn%C3%A9tique

Cher Novae, merci de persister ! Quel courage !

... voici leur définition : Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales du milieu.

...

ça part de là, ok.

dans le cas de l'onde électromagnétique c'est quoi la propriété physique locale qui est modifiée ?

J'te l'ai déjà dit : LES CHAMPS ELECTRIQUE ET MAAAGNETIIIQUE !!

l’énergie ?

Oui par conséquent. L'énergie est dans le cas d'une onde électromagnétique proportionnelle à l'intensité des champs électrique et magnétique (même, je crois proportionnel au carré de cette intensité, à confirmer)

ce serait donc ça le support immatériel qui serait perturbé ?

IL N'Y A PAS DE SUPPOOOOOORT ! On regarde encore une fois la définition.

en fait la lumière ne serait que de la pure énergie en déplacement ?

Vouiiiiiiiiiiii Les Sciences Physiques, c'est vraiment fantastique !

...

L'imbattable là dessus, c'est Lorentz et ces fameuse transformation enseigné dès les premières année de fac (en licence de physique).

...

Et n'oublie pas M Maxwell, qualité filtre.

Bon ciel !

la lumière ne serait que de la pure énergie en déplacement ?

Attention, l'énergie n'est pas un objet (qui peut se déplacer), c'est juste une propriété, comme par exemple la température. J'espère que tu n'imagines pas un objet en déplacement (la « pure énergie » - pourquoi cet adjectif de pur ?).

Peut-être qu'en anglais, ou en chinois, ou en papou, la définition d'onde colle mieux au phénomène physique?

Une question de langage je pense. Pas facile de trouver les mots justes...

Mais ne soyons pas dépités pour si peu! Faisons l'inverse en demandant aux matheux ou aux physiciens de mettre...par exemple "l'amour" en équation? Ils auront plus de mal encore!

Patte.

Bonne remarque, l'énergie est un mot un peu fourre tout. Le rayonnement (ondes lumineuses) est un moyen de la transférer . L'énergie représente ce qui peut être stocké en quelque sorte.

Peut-être qu'en anglais, ou en chinois, ou en papou, la définition d'onde colle mieux au phénomène physique?

 

Une question de langage je pense. Pas facile de trouver les mots justes...

Mais ne soyons pas dépités pour si peu! Faisons l'inverse en demandant aux matheux ou aux physiciens de mettre...par exemple "l'amour" en équation? Ils auront plus de mal encore!

 

Patte.

Le problème c'est qu'on demande en sciences de ne pas avoir d'imprécision sur le sens des mots. L'amour n'est pas un concept de physique, les ondes si.

Par exemple le mot énergie est tellement galvaudé (surtout par les pseudo sciences comme l'astrologie) qu'il faut de temps en temps qu'on essaye nous aussi de faire attention

Attention' date=' l'énergie n'est pas un objet (qui peut se déplacer), c'est juste une propriété, comme par exemple la température. J'espère que tu n'imagines pas un objet en déplacement (la « pure énergie » - pourquoi cet adjectif de pur ?).[/quote']

 

attention on approche limite de physique de comptoir. Classiquement l'énergie est un potentiel d'action, la capacité à faire quelquechose : mouvement, chaleur, rayonnement.... mais il existe aussi le lien énergie = matière.

 

les photons n'ayant pas de masse je trouve que le terme Pure Energie correspond bien!

...

les photons n'ayant pas de masse je trouve que le terme Pure Energie correspond bien!

Oui, oui, oui !