Bonjour !

On m'a parlé récemment de quelque chose qui pourrait dépasser la vitesse de la lumière : l'ombre. L'exemple utilisé, apparemment assez connu, était celui d'une lampe extrêmement puissante qu'on projetterait sur la lune. Si on passait le doigt rapidement juste devant la lampe, la vitesse de l'ombre projetée sur la lune serait bien plus rapide (cette vitesse se calcule assez facilement avec Thalès, je vous avoue que je ne l'ai pas fait car je ne voyais pas trop l'intérêt).

La question que je me posais était de savoir si l'ombre se déplaçait vraiment, où si elle se téléportait à fréquence extrêmement rapide. Car, si on considère l'émission de la lampe comme une simple émission de rais lumineux droits, d'un nombre fini, c'est ce qui devrait se passer.

Après, j'ai cru comprendre que les photons étaient en général un peu plus compliqués que ça à étudier, c'est pour cela que je m'en remets à vous

Merci !

-
Edité par gasasaa 1 mars 2015 à 18:00:12

Salut, plusieurs problèmes dans le raisonnement. Déjà :

Mais l'ombre... c'est pas un objet, si ?

Premier point. Déplacer une ombre plus vite que la lumière n'est pas un problème. Parce que une ombre n'est pas un objet matériel. Une ombre, c'est juste une surface pas éclairée. Si tu éclaires celle-ci, tu chasses l'ombre d'un coup. Pas besoin de faire le guignol avec son doigt et la lune pour déplacer une ombre plus vite que la lumière...

Ensuite, je doute fortement que l'ombre de ton doigt se projette sur la Lune... à moins de le mettre sous un LASER comme ceux utilisés pour mesurer la distance Terre-Lune. Et là, je pense que ton doigt aura un petit problème et probablement plus d'ombre du tout.

EDIT : en y repensant, ton ombre elle-même ne se déplacerait pas plus vite que la lumière. Elle serait juste en retard par rapport à ton doigt.

-
Edité par Anonyme 1 mars 2015 à 21:58:02

Remarque : dans la nature, ce genre de phénomène existe déjà : les pulsars émettent de très puissantes ondes dans une direction bien précise. Sauf que l'astre tourne aussi sur lui-même, donc à des années-lumières du pulsar on a bien l'impression que le front rayonné se déplace plus vite que la lumière.

Cela dit, le "front" en lui-même n'est pas non plus un objet, et ne permet pas non plus de transmettre de l'information plus vite que la lumière. Ouf !

-
Edité par melepe 1 mars 2015 à 22:50:37

Oui l'ombre se déplace continuement car il y a énormement de photons dans un faisceau de lumière.

Maintenant si c'est ce qui t'interesse, créer de la lumière discontinue c'est possible. Une technique plus simple que le doigts c'est de placer suffisement de filtres devant la lumière (en fait on s'arrange déjà pour qu'il y ait physiquement peu de lumière puis on met les filtres), alors tu vas mesurer des tac...tac......tac.tac.....tac sur le capteur (une unité de lumière vient impressionner le capteur de temps en temps).

Et sinon d'un point de vue purement scolaire, les rayons tu n'as le droit de les utiliser qu´à l'intérieur d'un "faisceau  lumineux" ayant un certain diamètre, dans ce cadre il y a une infinité de rayons à l'intérieur du faisceau. 

Si tu commences à limiter le nombre de rayons tu sors de l'optique géométrique et donc ce n'est pas valable (normalement on apprend les limites du modèle en cours, mais ça dépend du prof)

-
Edité par thomas 2 mars 2015 à 8:52:38

Enormément de photons oui, mais pas une infinité :p 

Qu'appelles-tu une lumière discontinue ? Optique géométrique ? 

Ce que j'essaie de savoir, c'est si le déplacement d'une ombre est continue, ou s'il se fait par accoup. 

Optique géométrique : représenter la lumière par des rayons

Continuité : par exemple des vagues sur un lac peuvent être représentées comme une onde se propageant dans un milieu continu (en un point donné du lac il y a toujours une amplitude de vague définie : c'est continu) ; la pluie qui tombe est discontinue : elle fait ploc..ploc....ploc.ploc.ploc......ploc etc. (donc en un point donné il y a soit goutte soit rien au cours du temps, c'est discontinue)

Le déplacement d'une ombre est continue. Enfin ton exemple est tiré par les cheveux , en fait quand on mesure une intensité lumineuse il y a une variation aléatoire (en racine de l'intensité) de l'intensité mesurée. Ce qui fait que je pense qu'il est impossible de mesurer ton phénomène d'ombre discontinue : tu aurais besoin de plusieurs mesures pour "moyenner" ce bruit et ce faisant tu rendrais continue ta mesure de l'ombre (à force de recommencer la mesure, tu mesureras, à un moment ou un autre, de l'ombre sur tout tes détecteurs).

Ok ok, merci pour les deux définitions

Par compte, je comprends pas trop la suite de ton texte : 

> en fait quand on mesure une intensité lumineuse il y a une variation aléatoire (en racine de l'intensité) de l'intensité mesurée. 

Une variation en racine de l'intensité ? What Oo

Quand à ce phénomène d'ombre discontinue, tu conclus en disant qu'il existe sûrement, mais qu'il est non-mesurable, c'est ça ? Ou alors j'ai manqué quelque chose

Oui enfin il existe peut-être mais sans être mesurable (entre dire ça et dire que ça n'existe pas ).

Quand on mesure une quantité de lumière, on mesure une intensité. Contrairement à une mesure de masse qui donne un résultat à peu près constant au cours du temps, la mesure d'une intensité lumineuse fluctue au cours du temps (et cette variation est proportionnelle à la racine carrée de la valeur de l'intensité) .

Mais sinon mettons que ton phénomène d'ombre discontinue existe et soit mesurable....so what ? où veux-tu en venir ?

Je comprends pas trop ce que signifie la proportionnalité entre l'intensité et sa racine... Je peux aussi dire que la masse est proportionnelle à sa racine, ce sera pas faux en soit, mais ça n'a aucun intérêt si le coefficient qui les relie n'a aucune particularité

Je veux en venir au fait que l'ombre ne se "déplace" pas, et donc qu'elle ne peut pas être plus rapide que la lumière.

Comme il t'a deja était dis, l'ombre n'est pas un objet. Elle peut se déplacer plus vite que \(c\) sans aucun soucis. La dedans la seul chose qui transporte de l’énergie ce sont les photons qui eux vont à \(c\)

Pour la proportionnalité c'est des statistiques, sa serait un peu long à expliquer mais en gros si tu sais que en moyenne tu reçois \(x \) photons par seconde et si tu collectes ces photons pendant \(n\) secondes alors tu peux prédire que tu en collecteras \(xn\) (logique) et l'erreur sera \(\sqrt{xn}\) (c'est l'erreur à \(1\sigma\) ) si tu veux plus d'info regarde du coté de la "loi normale".

-
Edité par Vael 4 mars 2015 à 3:26:07

https://m.youtube.com/watch?v=JTvcpdfGUtQ

Il en parle dans la vidéo: si tu prends l'exemple de l'ombre de ton doigt sur la lune, tu peux la voir passer d'un point A a un point B, mais elle ne peut pas transporter d'information de A vers B. Elle en transporte de ton doigt vers A, puis de ton doigt vers B.

Il donne d'autres exemples de "non-objet" qui vont plus vite que c. Le point d'intersection des lames de ciseau par exemple.

Bah merci pour la vidéo Ca m'aura fait un peu travaillé mon anglais en plus. Sinon Vael je sais grosso modo ce qu'est la loi normale, je comprends pas vraiment l'application ici : l'émission de photons est aléatoire ?

OUaip.

Mais ça n'a de sens que pour des sources de faible intensité. Sinon le nombre de photon est tellement gigantesque que l'erreur relative vaut très vite zero.