Chapitre 3. Les rayons lumineux de l’optique ondulatoire

Michel Gondran; Alexandre Gondran

Mécanique quantique 2014

Chapitre d’ouvrage

Chapitre 3. Les rayons lumineux de l’optique ondulatoire

Par Michel Gondran
et Alexandre Gondran

Pages 105 à 118

Géométrie

GONDRAN, Michel
et GONDRAN, Alexandre,

2014. Chapitre 3. Les rayons lumineux de l’optique ondulatoire. In : Mécanique quantique Et si Einstein et de Broglie avaient aussi raison ? Paris : Éditions Matériologiques. Sciences & philosophie, p.105-118. URL : https://stm.cairn.info/mecanique-quantique--9782919694686-page-105?lang=fr.

Gondran, Michel.
et al.

« Chapitre 3. Les rayons lumineux de l’optique ondulatoire ». Mécanique quantique Et si Einstein et de Broglie avaient aussi raison ? Éditions Matériologiques, 2014. p.105-118. CAIRN.INFO, stm.cairn.info/mecanique-quantique--9782919694686-page-105?lang=fr.

Gondran, M.
et Gondran, A.

(2014). Chapitre 3. Les rayons lumineux de l’optique ondulatoire. Mécanique quantique : Et si Einstein et de Broglie avaient aussi raison ? (p. 105-118). Éditions Matériologiques. https://stm.cairn.info/mecanique-quantique--9782919694686-page-105?lang=fr.

Notes

[1]
A. Einstein, lettre à Besso du 12 décembre 1951, in P. Speziali (ed.), Albert Einstein-Michele Besso : Correspondance 1903-1955, Hermann, 1972.
[2]
R. Vergnieux & M. Gondran, Aménophis 4 et les pierres du soleil, Flammarion, 1997.
[3]
R.J. Glauber, in C. deWitt, A. Blandin & C. Cohen-Tanoudji (eds.), Quantum Optics and Electronics, Les Houches Lectures 1964, Gordon and Breach, 1965.
[4]
A. Fresnel, Œuvres complètes, Imprimerie impériale, 1866.
[5]
M. Gondran & A. Gondran, « Energy flow lines and the spot of Poisson-Arago », Am. J. Phys. 78, 2010, p. 598-602 http://arxiv.org/pdf/0909.2302v1.pdf.
[6]
R. Taillet, Optique physique, de Boeck Université, 2006.
[7]
Quantité d’énergie par unités de temps et de surface.
[8]
Énergie par unité d’espace.
[9]
M. Born & E. Wolf, Principes of Optics, 7th ed., Cambridge University Press, 1999 ; J.D. Jackson, Classical Electrodynamics, 3rd ed., John Wiley and Sons, 1999.
[10]
W. Braunbeck & G. Laukien, « Einzelheiten Zur Halbebenen-Beugung », Optik 9, 1952, p. 174.
[11]
Born & Wolf, Principes of Optics, op. cit.
[12]
R.D. Prosser, « The Interpretation of Diffraction and Interference in Terms of Energy Flow », Int. J. Theor. Phys. 15, 1976, p. 169-180 http://link.springer.com/article/10.1007%2FBF01807089.
[13]
T. Wünschen, H. Hauptmann & F. Herrmann, « Which way does the light go ? », Am. J. Phys. 70, 2002, p. 599-606.
[14]
Gondran & Gondran, « Energy flow lines and the spot of Poisson-Arago », op. cit.
[15]
Plus généralement, il faut considérer le champ élecromagnétique comme un élément dans une algèbre de Clifford* (cf. D. Hestenes, « Spacetime physics with geometric algebra », Am. J. Phys. 71, 7, 2003, p. 691-714 http://geocalc.clas.asu.edu/pdf/SpacetimePhysics.pdf).
[16]
T. Young, « On the theory of light and colors », Phil. Trans. R. Soc. Lond 92, 1802, p. 12-48 http://rstl.royalsocietypublishing.org/content/92/12.full.pdf%2Bhtml.
[17]
P. Ghose et al., « Bohmian trajectories for photons », Phys. Lett. A 290, 2001, p. 205-213 http://arxiv.org/pdf/quant-ph/0102071v2.pdf.
[18]
S. Kocsis et al., « Observing the Average Trajectories of Single Photons in a Two-Slit Interferometer », Science 3, 2011, p. 1170-1173 http://www.sciencemag.org/content/332/6034/1170.abstract.
[19]
Wünschen, Hauptmann & Herrmann, « Which way does the light go ? », op. cit.
[20]
Gondran & Gondran, « Energy flow lines and the spot of Poisson-Arago », op. cit.
[21]
M. Davidovic et al., « Electromagnetic energy flow lines as possible paths of photons », Phys. Csr. T135, 2009, p. 14009 http://iopscience.iop.org/1402-4896/2009/T135/014009.
[22]
Born & Wolf, Principes of Optics, op. cit.
[23]
R.J. Glauber, in deWitt, Blandin & Cohen-Tanoudji (eds.), Quantum Optics and Electronics, op. cit. ; « One hundred year of light quanta », Ann. Phys. 16(1), 2007, p. 6-23 http://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.78.1267.
[24]
R. Penrose, à la découverte des lois de l’Univers, Odile Jacob, 2007.
[25]
M. Devoret, De l’atome aux machines quantiques, Fayard, 2008.
[26]
W. Greiner et J. Reinhardt, Field Quantization, Springer, 2000.
[27]
S.N. Gupta, « Theory of longitudinal photons in quantum electrodynamics », Proc. Roy. Soc. 63A, 1950, p. 681 http://iopscience.iop.org/0370-1298/63/7/301/pdf/0370-1298_63_7_301.pdf.
[28]
K. Bleuler, « Eine neue Methode zur Behandlung der longitudinalen und skalaren Photonen », Helv. Phys. Acta 23, 1950, p. 567 http://physics.mq.edu.au/~dalew/thesis/Bleuler_HelvPhysActa_23_pp567-586_1950.pdf.
[29]
P.A.M. Dirac, Les principes de la mécanique quantique, Presses Universitaires de France, 1931.
[30]
I. Bialynicki-Birula, « Photon wave function », Progress in Optics 36, 1996 http://arxiv.org/pdf/quant-ph/0508202v1.pdf ; I. Bialynicki-Birula et Bialynicki-Birula, « Electromagnetism made simpler : The Riemann-Silberstein vector », 2012 ; Hestenes, « Spacetime physics with geometric algebra », op. cit.
[31]
L. Silberstein, « Elecktromagnetische Grundgleichungen in bivectorieller Behandlung », Ann. d. Phys. 327, 1907, p. 579 ; A. Gersten, « Maxwell equations as the one-photon quantum equation », Found. Phys. Lett. 12, 1998, p. 291-298 http://link.springer.com/article/10.1023%2FA%3A1017551920941.
[32]
M. Gondran, « Proca equations derived from first principles », Am. J. Phys. 77, 2009, p. 10 http://scitation.aip.org/content/aapt/journal/ajp/77/10/10.1119/1.3137042.

Citer ce chapitre

Gondran, M.
et Gondran, A.

(2014). Chapitre 3. Les rayons lumineux de l’optique ondulatoire. Mécanique quantique : Et si Einstein et de Broglie avaient aussi raison ? (p. 105-118). Éditions Matériologiques. https://stm.cairn.info/mecanique-quantique--9782919694686-page-105?lang=fr.

Gondran, Michel.
et al.

« Chapitre 3. Les rayons lumineux de l’optique ondulatoire ». Mécanique quantique Et si Einstein et de Broglie avaient aussi raison ? Éditions Matériologiques, 2014. p.105-118. CAIRN.INFO, stm.cairn.info/mecanique-quantique--9782919694686-page-105?lang=fr.

GONDRAN, Michel
et GONDRAN, Alexandre,

2014. Chapitre 3. Les rayons lumineux de l’optique ondulatoire. In : Mécanique quantique Et si Einstein et de Broglie avaient aussi raison ? Paris : Éditions Matériologiques. Sciences & philosophie, p.105-118. URL : https://stm.cairn.info/mecanique-quantique--9782919694686-page-105?lang=fr.

Notes

[1]
A. Einstein, lettre à Besso du 12 décembre 1951, in P. Speziali (ed.), Albert Einstein-Michele Besso : Correspondance 1903-1955, Hermann, 1972.
[2]
R. Vergnieux & M. Gondran, Aménophis 4 et les pierres du soleil, Flammarion, 1997.
[3]
R.J. Glauber, in C. deWitt, A. Blandin & C. Cohen-Tanoudji (eds.), Quantum Optics and Electronics, Les Houches Lectures 1964, Gordon and Breach, 1965.
[4]
A. Fresnel, Œuvres complètes, Imprimerie impériale, 1866.
[5]
M. Gondran & A. Gondran, « Energy flow lines and the spot of Poisson-Arago », Am. J. Phys. 78, 2010, p. 598-602 http://arxiv.org/pdf/0909.2302v1.pdf.
[6]
R. Taillet, Optique physique, de Boeck Université, 2006.
[7]
Quantité d’énergie par unités de temps et de surface.
[8]
Énergie par unité d’espace.
[9]
M. Born & E. Wolf, Principes of Optics, 7th ed., Cambridge University Press, 1999 ; J.D. Jackson, Classical Electrodynamics, 3rd ed., John Wiley and Sons, 1999.
[10]
W. Braunbeck & G. Laukien, « Einzelheiten Zur Halbebenen-Beugung », Optik 9, 1952, p. 174.
[11]
Born & Wolf, Principes of Optics, op. cit.
[12]
R.D. Prosser, « The Interpretation of Diffraction and Interference in Terms of Energy Flow », Int. J. Theor. Phys. 15, 1976, p. 169-180 http://link.springer.com/article/10.1007%2FBF01807089.
[13]
T. Wünschen, H. Hauptmann & F. Herrmann, « Which way does the light go ? », Am. J. Phys. 70, 2002, p. 599-606.
[14]
Gondran & Gondran, « Energy flow lines and the spot of Poisson-Arago », op. cit.
[15]
Plus généralement, il faut considérer le champ élecromagnétique comme un élément dans une algèbre de Clifford* (cf. D. Hestenes, « Spacetime physics with geometric algebra », Am. J. Phys. 71, 7, 2003, p. 691-714 http://geocalc.clas.asu.edu/pdf/SpacetimePhysics.pdf).
[16]
T. Young, « On the theory of light and colors », Phil. Trans. R. Soc. Lond 92, 1802, p. 12-48 http://rstl.royalsocietypublishing.org/content/92/12.full.pdf%2Bhtml.
[17]
P. Ghose et al., « Bohmian trajectories for photons », Phys. Lett. A 290, 2001, p. 205-213 http://arxiv.org/pdf/quant-ph/0102071v2.pdf.
[18]
S. Kocsis et al., « Observing the Average Trajectories of Single Photons in a Two-Slit Interferometer », Science 3, 2011, p. 1170-1173 http://www.sciencemag.org/content/332/6034/1170.abstract.
[19]
Wünschen, Hauptmann & Herrmann, « Which way does the light go ? », op. cit.
[20]
Gondran & Gondran, « Energy flow lines and the spot of Poisson-Arago », op. cit.
[21]
M. Davidovic et al., « Electromagnetic energy flow lines as possible paths of photons », Phys. Csr. T135, 2009, p. 14009 http://iopscience.iop.org/1402-4896/2009/T135/014009.
[22]
Born & Wolf, Principes of Optics, op. cit.
[23]
R.J. Glauber, in deWitt, Blandin & Cohen-Tanoudji (eds.), Quantum Optics and Electronics, op. cit. ; « One hundred year of light quanta », Ann. Phys. 16(1), 2007, p. 6-23 http://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.78.1267.
[24]
R. Penrose, à la découverte des lois de l’Univers, Odile Jacob, 2007.
[25]
M. Devoret, De l’atome aux machines quantiques, Fayard, 2008.
[26]
W. Greiner et J. Reinhardt, Field Quantization, Springer, 2000.
[27]
S.N. Gupta, « Theory of longitudinal photons in quantum electrodynamics », Proc. Roy. Soc. 63A, 1950, p. 681 http://iopscience.iop.org/0370-1298/63/7/301/pdf/0370-1298_63_7_301.pdf.
[28]
K. Bleuler, « Eine neue Methode zur Behandlung der longitudinalen und skalaren Photonen », Helv. Phys. Acta 23, 1950, p. 567 http://physics.mq.edu.au/~dalew/thesis/Bleuler_HelvPhysActa_23_pp567-586_1950.pdf.
[29]
P.A.M. Dirac, Les principes de la mécanique quantique, Presses Universitaires de France, 1931.
[30]
I. Bialynicki-Birula, « Photon wave function », Progress in Optics 36, 1996 http://arxiv.org/pdf/quant-ph/0508202v1.pdf ; I. Bialynicki-Birula et Bialynicki-Birula, « Electromagnetism made simpler : The Riemann-Silberstein vector », 2012 ; Hestenes, « Spacetime physics with geometric algebra », op. cit.
[31]
L. Silberstein, « Elecktromagnetische Grundgleichungen in bivectorieller Behandlung », Ann. d. Phys. 327, 1907, p. 579 ; A. Gersten, « Maxwell equations as the one-photon quantum equation », Found. Phys. Lett. 12, 1998, p. 291-298 http://link.springer.com/article/10.1023%2FA%3A1017551920941.
[32]
M. Gondran, « Proca equations derived from first principles », Am. J. Phys. 77, 2009, p. 10 http://scitation.aip.org/content/aapt/journal/ajp/77/10/10.1119/1.3137042.

L’optique géométrique est née dès l’Antiquité de l’observation a priori « évidente » de la propagation de la lumière en ligne droite dans un milieu homogène : c’est la théorie corpusculaire selon laquelle la lumière est constituée de corpuscules se déplaçant selon des rayons lumineux. On trouve de très belles représentations de ces rayons dès le xive siècle avant J.-C. sur les fresques du premier temple solaire d’Aménophis IV à Karnak. Cependant, cette optique géométrique ne parvenait pas à expliquer certains phénomènes comme la diffraction* (découverte par Grimaldi en 1665) et certains phénomènes que l’on sait maintenant liés à la polarisation* ; ce qui a conduit tout d’abord Huygens, puis Fresnel, plus d’un siècle plus tard, à proposer une théorie ondulatoire, selon laquelle la lumière serait une onde d’un type nouveau.L’optique ondulatoire est exposée clairement en 1818 par Fresnel. Elle conduisit à la prédiction d’un phénomène nouveau et contre-intuitif, le point d’Arago (cf. section 1), dont l’observation fit beaucoup pour l’acceptation de la théorie. En 1864, Maxwell présente les équations de l’électromagnétisme à la Royal Society et montre que ces équations prédisent l’existence d’ondes dont la vitesse se confond avec celle de la lumière et propose que la lumière soit en fait une onde électromagnétique. En 1888, Hertz met en évidence ces ondes de façon expérimentale. Il devient clair que la lumière en est un cas particulier, avec des fréquences trop élevées pour que la variation temporelle soit perceptible directement…

Date de mise en ligne : 01/06/2022

Ce chapitre est en accès conditionnel

Acheter cet ouvrage

12,99 €

334 pages, format électronique (HTML et feuilletage, par chapitre)

Acheter ce chapitre

3,00 €

14 pages format électronique (HTML, PDF et feuilletage)

Membre d'une institution cliente ?

Compte personnel

Chapitre 3. Les rayons lumineux de l’optique ondulatoire

Notes

Citer ce chapitre

Notes

Ce chapitre est en accès conditionnel

Acheter cet ouvrage

Acheter ce chapitre

Accès institutions

Toutes les institutions