Quand Haendel joué au piano déclenche un phénomène scientifique très visuel

[jean-séb]

Bien sûr qu'il en avait, des chats, puisqu'il a même composé pour eux :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Orgue_%C3%A0_chats

[OutbackSnakes]

L'orgue à chats, instrument de torture au service de la musique : "La queue de chaque chat est attachée à une touche de clavier ; quand on frappe la touche, le chat miaule de douleur." Rien que d'y penser, cela me hérisse les poils...

En ce qui concerne le chat de Schrödinger, voici un article excellent en complément de ce qui a été écrit sur le sujet ici : https://www.institut-pandore.com/physiq ... quantique/

Si j’avais su, j’aurais dû intituler autrement mon post : « La Physique dans la Musique » par exemple aurait mieux convenu, vu la tournure de la discussion...

Pour en revenir à la boule de plasma que j’ai utilisée, je pense avoir à peu près compris son fonctionnement. Une alimentation haute tension convertit la tension alternative du 230 V en haute tension (plusieurs milliers de Volts). Une onde électromagnétique dans la même gamme de fréquences que le Wi-Fi est alors produite. Cette onde va à son tour provoquer le claquage du gaz rare dans l'ampoule et produire un plasma froid (entre 2 000 et 3 000 °C). La lumière émise est constituée de photons (comme toute lumière d'ailleurs).
Mais je cherche toujours à comprendre ce qui se passe exactement au niveau microscopique lorsqu’une note de musique parvient à déclencher la création d’un plasma. Mes recherches sur le net sont restées infructueuses sur ce sujet précis.
J’ai constaté que l’intensité lumineuse du plasma n’était pas la même selon la note que je jouais. La fréquence du son rentrerait en ligne de compte ? Phénomène de résonance (comme dans l’histoire du pont qui s’est écroulé sous le pas cadencé de militaires qui l’ont emprunté) ? Ce ne sont que des hypothèses que je formule… Je ne suis pas spécialiste mais j’avoue que cela m’intrigue… Alors si quelqu’un a un complément d’informations ou une piste de réflexion à fournir, je suis évidemment preneur.

[jean-séb]

Mais je cherche toujours à comprendre ce qui se passe exactement au niveau microscopique lorsqu’une note de musique parvient à déclencher la création d’un plasma. Mes recherches sur le net sont restées infructueuses sur ce sujet précis.

Je suppose qu'il s'agit d'un modèle de boule avec capteur de son incorporé qui contrôle le courant fourni à l'électrode en fonction d'un ou plusieurs éléments du spectre sonore capté. Selon le courant fourni à l'électrode (et notamment l'absence de courant en l'absence de son), il se crée des arcs plus ou moins grands.

[OutbackSnakes]

Mais je cherche toujours à comprendre ce qui se passe exactement au niveau microscopique lorsqu’une note de musique parvient à déclencher la création d’un plasma. Mes recherches sur le net sont restées infructueuses sur ce sujet précis.

Je suppose qu'il s'agit d'un modèle de boule avec capteur de son incorporé qui contrôle le courant fourni à l'électrode en fonction d'un ou plusieurs éléments du spectre sonore capté. Selon le courant fourni à l'électrode (et notamment l'absence de courant en l'absence de son), il se crée des arcs plus ou moins grands.

Merci pour ton explication

[Doodie L'alpaga]

Un plasma, c'est pas compliqué, c'est en gros quand les atomes d'un gaz se séparent de leurs électrons. Le moyen de plus facile, c'est de mettre une tension énorme entre deux plaques. Ça créer un champ électrique assez fort pour arracher les électrons du gaz entre ces deux plaques. C'est comme dans un circuit électrique avec une pile (pile = tension entre ses deux pôles), sauf que dans un métal les électrons sont déjà détachés de leurs atomes, ils "flottent", donc c'est plus facile qu'avec du gaz. Si je ne dis pas de bêtises, quand les électrons reviennent s'accrocher à un noyau pour reformer un atome, ça dégage de la lumière, ce qui donne la jolie couleur du plasma.

Dans une boule à plasma (à ne pas confondre avec une boule DE plasma, par exemple le soleil est une boule de plasma), comme dit précédemment il y a une tension très élevée entre le centre de la boule et le tour, ce qui fait que le gaz entre les deux devient un plasma par endroit (ce sont les petits éclairs). Pour l'action du son sur les boules à plasma, j'ai déjà quelques idées, mais je veux voir la vidéo avant de m'avancer sur l'interaction

[OutbackSnakes]

Un plasma, c'est pas compliqué, c'est en gros quand les atomes d'un gaz se séparent de leurs électrons. Le moyen de plus facile, c'est de mettre une tension énorme entre deux plaques. Ça créer un champ électrique assez fort pour arracher les électrons du gaz entre ces deux plaques. C'est comme dans un circuit électrique avec une pile (pile = tension entre ses deux pôles), sauf que dans un métal les électrons sont déjà détachés de leurs atomes, ils "flottent", donc c'est plus facile qu'avec du gaz. Si je ne dis pas de bêtises, quand les électrons reviennent s'accrocher à un noyau pour reformer un atome, ça dégage de la lumière, ce qui donne la jolie couleur du plasma.

Dans une boule à plasma (à ne pas confondre avec une boule DE plasma, par exemple le soleil est une boule de plasma), comme dit précédemment il y a une tension très élevée entre le centre de la boule et le tour, ce qui fait que le gaz entre les deux devient un plasma par endroit (ce sont les petits éclairs). Pour l'action du son sur les boules à plasma, j'ai déjà quelques idées, mais je veux voir la vidéo avant de m'avancer sur l'interaction

Merci pour ton éclairage. Si je résume rapidement : un plasma est un gaz porté à une température tellement élevée (> 3000°C) que les atomes sont décomposés en une bouillie d'électrons et d'ions. Si la température diminue, les électrons et les ions se recombinent et reforment des atomes.
Il me semble que la couleur du plasma dépend du gaz rare qui y est enfermé (violet pour l'argon, rouge pour le néon, etc...). Voir pour cela le spectre d'émission de ces gaz.

Une onde sonore, quant à elle, correspond à la propagation de proche en proche d’une perturbation caractérisée par une vibration des molécules d'air autour de leurs positions d’équilibre. Mais que va-t-il se passer lorsque cette onde va arriver au niveau de la boule à plasma ?
D'après ce qui a été déjà écrit ici, ce serait un simple capteur de son placé sous le verre qui déclencherait la création du plasma.
Par d'interactions entre l'onde sonore qui traverse le verre de la boule et le plasma qui s'y trouve à l'intérieur ?

Autre chose : si tu regardes bien ma vidéo, il y a un décalage entre l'émission du son et le déclenchement du plasma dans la boule. Alors que lorsque j'arrête de jouer, le plasma "s'éteint" quasi instantanément.
C'est finalement l'inverse de ce qui se produit lors d'un orage : on voit d'abord l'éclair, puis on entend le tonnerre car la vitesse de la lumière est bien plus élevée que celle du son.

[Doodie L'alpaga]

Merci pour ton éclairage. Si je résume rapidement : un plasma est un gaz porté à une température tellement élevée (> 3000°C) que les atomes sont décomposés en une bouillie d'électrons et d'ions. Si la température diminue, les électrons et les ions se recombinent et reforment des atomes.

Pas exactement. C'est bien une soupe d'ions et d'électrons, mais comme tu l'as dit, c'est un plasma "froid", donc il n'est pas du à la température mais au champ électrique très élevé qui règne dans la boule. Il n'y a pas de chauffage dans la boule La température de quelques milliers de degrés est due au fait que du courant électrique traverse le gaz qui, à la base, n'est pas sensé être conducteur. Donc, comme tout bon élément avec une résistance élevée, quand il est traversé par un courant électrique, il chauffe ! C'est exactement la même chose pour les éclairs dans le ciel : très haute tension due à l'électricité statique dans les nuages, ionise l'air et c'est l’éclair qui fait chauffer l'air, pas la chaleur qui cause l'éclair. Pour avoir un plasma purement dû à la chaleur, il faut plutôt viser les centaines de milliers de degrés
Et oui, la couleur dépend du gaz ! Comme tu l'as si bien dit, les spectres d'émission des gaz sont en fait la définition même des couleurs émises lors de la recombinaison des électrons dans un plasma.

Quant à notre boule de plasma ici, malheureusement j'ai bien l'impression que c'est juste un capteur sonore intégré à la boule ! Si les éclairs avait pris une orientation, une forme, une couleur particulière au fil des notes, on aurait pu chercher un phénomène, mais là c'est juste du ON/OFF, ça ressemble à un interrupteur sonore
On aurait pu imaginer par exemple : les ondes sonores font des variations de pression et de température dans les gaz, donc en mettant un champ électrique tout pile à la limite de la tension de claquage du gaz, certaines zones seraient capables de se transformer en plasma car plus chaudes mais pas d'autres ! Ici, le champ électrique est probablement bien au dessus de la limite de claquage, donc on n'a pas ce phénomène.
Un dernier point : on ne connait pas la pression du gaz à l'intérieur de la boule, mais si elle est très faible il est possible que l'onde sonore ne puisse même pas rentrer dans la boule !

Et pour le décalage entre le son et l'activation, je pense que c'est juste le capteur qui n'est pas de très bonne qualité, ou qui n'est pas du tout calibré pour détecter de l'orgue (on remarque que ça clignote beaucoup, même pendant que le son est constant, alors que lorsque tu passes au piano la boule ne s'éteint presque plus et s'allume instantanément quand tu commences à jouer).

[OutbackSnakes]

Merci pour ton éclairage. Si je résume rapidement : un plasma est un gaz porté à une température tellement élevée (> 3000°C) que les atomes sont décomposés en une bouillie d'électrons et d'ions. Si la température diminue, les électrons et les ions se recombinent et reforment des atomes.

Pas exactement. C'est bien une soupe d'ions et d'électrons, mais comme tu l'as dit, c'est un plasma "froid", donc il n'est pas du à la température mais au champ électrique très élevé qui règne dans la boule. Il n'y a pas de chauffage dans la boule La température de quelques milliers de degrés est due au fait que du courant électrique traverse le gaz qui, à la base, n'est pas sensé être conducteur. Donc, comme tout bon élément avec une résistance élevée, quand il est traversé par un courant électrique, il chauffe ! C'est exactement la même chose pour les éclairs dans le ciel : très haute tension due à l'électricité statique dans les nuages, ionise l'air et c'est l’éclair qui fait chauffer l'air, pas la chaleur qui cause l'éclair. Pour avoir un plasma purement dû à la chaleur, il faut plutôt viser les centaines de milliers de degrés
Et oui, la couleur dépend du gaz ! Comme tu l'as si bien dit, les spectres d'émission des gaz sont en fait la définition même des couleurs émises lors de la recombinaison des électrons dans un plasma.

Quant à notre boule de plasma ici, malheureusement j'ai bien l'impression que c'est juste un capteur sonore intégré à la boule ! Si les éclairs avait pris une orientation, une forme, une couleur particulière au fil des notes, on aurait pu chercher un phénomène, mais là c'est juste du ON/OFF, ça ressemble à un interrupteur sonore
On aurait pu imaginer par exemple : les ondes sonores font des variations de pression et de température dans les gaz, donc en mettant un champ électrique tout pile à la limite de la tension de claquage du gaz, certaines zones seraient capables de se transformer en plasma car plus chaudes mais pas d'autres ! Ici, le champ électrique est probablement bien au dessus de la limite de claquage, donc on n'a pas ce phénomène.
Un dernier point : on ne connait pas la pression du gaz à l'intérieur de la boule, mais si elle est très faible il est possible que l'onde sonore ne puisse même pas rentrer dans la boule !

Et pour le décalage entre le son et l'activation, je pense que c'est juste le capteur qui n'est pas de très bonne qualité, ou qui n'est pas du tout calibré pour détecter de l'orgue (on remarque que ça clignote beaucoup, même pendant que le son est constant, alors que lorsque tu passes au piano la boule ne s'éteint presque plus et s'allume instantanément quand tu commences à jouer).

Je me doute bien qu'il n'y a pas de système de chauffage comme une plaque chauffante dans la boule à plasma. Il ne me semble pas avoir écrit cela.
Par contre, si je ne me trompe pas, le gaz conduit le courant grâce aux porteurs de charges (électrons et ions) qui le composent comme dans un métal classique avec les électrons de conduction. En fait, voilà mon hypothèse que je n'ai pas suffisamment développé tout à l'heure : la température est moins élevée au niveau des parois internes du verre que dans le reste du volume de la sphère et du coup cela stoppe le plasma (à moins que la seule présence d'une paroi solide soit suffisante !?!). Et c'est à cet endroit préférentiellement que les ions et les électrons se recombineraient pour former à nouveau des atomes de gaz rares, qui à leurs tours, seraient à nouveau ionisés à cause de l'intense champ électrique existant dans la boule.


Cela dit, même à l'extérieur de la boule, le champ électrique à proximité est suffisamment intense pour allumer une lampe fluocompacte, rien qu'en la tenant dans sa main. J'ai moi-même fait l'expérience. En voici la vidéo (avec une musique signée Outback Snakes) :



Sinon, le capteur de son ne doit pas être performant en effet. Et c'est ce qui explique le décalage observé.
Par ailleurs, la pression dans la boule à plasma doit être faible. Le son a donc très peu de chance de pénétrer dans la boule puisqu'il lui faut un milieu matériel pour se propager (pas de propagation du son dans le vide).
Cela me rappelle des expériences de PVD (Physical Vapor Deposition) que j'avais faits dans un labo de recherche dans ma jeunesse pour synthétiser un film mince d'oxyde de zirconium sur un substrat en silice. Je devais attendre toute une nuit pour créer les conditions de vide suffisantes pour réaliser l'expérience. Aucune chance que le son de ma voix ne pénètre dans le réacteur et perturbe le plasma argon-oxygène.


Merci en tout cas Doodie pour ta réflexion pertinente sur le sujet qui répond parfaitement à mon questionnement.

[Doodie L'alpaga]

Je me doute bien qu'il n'y a pas de système de chauffage comme une plaque chauffante dans la boule à plasma. Il ne me semble pas avoir écrit cela.

C'était une blague

En fait, les filaments de lumière montrent le chemin emprunté par le courant électrique. Les électrons ne se baladent pas vraiment librement, ils passent à l'atome d'à côté de proche en proche, en se recombinant à chaque fois, puis arrachés de nouveau, ce qui forme les filaments lumineux. Si les atomes ne se recombinaient qu'à proximité de la paroi, il n'y aurai pas les filaments. Il me semble que les noyaux, eux, ne se déplacent presque pas, car ils sont beaucoup plus lourd que les électrons. Pour ce qu'il se passe à la paroi, je ne sais pas trop mais on remarque quand même qu'il se passe la même chose autour de la boule au centre ! Je pense que ce sont des accumulations de charges qui ne se recombinent pas toutes, d'où la forme de petits nuages.

Et pour la lampe, oui ça ne m'étonne pas, le champ électrique est vraiment très intense, c'est normal qu'il déborde de la boule ! Et en fait il se passe à peu près la même chose dans l'ampoule avec un gaz halogène : on ne va pas jusqu'au plasma mais on donne de l'énergie à des électrons avec un champ électrique, et ils émettent de la lumière en revenant à leur état standard.

Merci en tout cas Doodie pour ta réflexion pertinente sur le sujet.

ça me fait plaisir, il faut bien que mes études servent un jour à quelqu'un