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Durée de vie des photons

  1. ThunderGuy

    Date d'inscription
    février 2008
    Localisation
    Paulhan, HERAULT, Languedoc-Roussillon
    Âge
    36
    Messages
    191

    Re : Durée de vie des photons

    Je relance sur une petite question qui me turlupine.

    Soit A une source de lumière (peu importe, une lampe torche ou une étoile).
    A emet de la lumière pendant un certain temps puis s'éteint.

    Les photons qui ont été émis sont tous arrivés à destination
    (sur notre rétine ou notre pellicule photo).

    Qu'adviennent ils ?

    Je prend l'exemple des phares de voitures, quand je coupe mes phares, on ne voit plus rien certes, mais que sont devenus les photons ?

    Absorbés par nos yeux ?

    Ca peut paraître idiot comme question, mais ca me tracasse

    -----

     


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  2. Rincevent

    Date d'inscription
    octobre 2003
    Localisation
    Europe
    Messages
    9 563

    Re : Durée de vie des photons

    si tu vois un objet lumineux, c'est que certains des photons qu'il a émis ont été absorbés par des molécules qui interviennent dans la composition de tes yeux. Si un photon laisse une marque sur une plaque photographique, c'est qu'il a interagit avec une molécule de la plaque et a été absorbé. Le principe est donc toujours le même : le photon voyage et garde son énergie (sauf s'il se propage dans un champ de gravitation pas homogène ou un univers en expansion) tant qu'il ne rencontre aucun obstacle. S'il en rencontre un, bien souvent il est absorbé et disparaît complètement.
    Ceux qui manquent de courage ont toujours une philosophie pour le justifier. A.C.
     

  3. ThunderGuy

    Date d'inscription
    février 2008
    Localisation
    Paulhan, HERAULT, Languedoc-Roussillon
    Âge
    36
    Messages
    191

    Re : Durée de vie des photons

    Ok, merci de cette réponse qui confirme donc ma conclusion d'origine
    C'est simple au final, mais j'ai eu un gros doute
     

  4. f6bes

    Date d'inscription
    février 2005
    Localisation
    Nimes Age: 73000 millions de kms autour du soleil !!
    Messages
    52 108

    Re : Durée de vie des photons

    Bjr à tous,
    Ca fait plaisir de lire cela ! Alors que certain pense que les photons "vieux" sont rares et que nous n'en voyons que leur desecndance (arriére, arriére ,arriére..... petits fils de photons !)
    Cette discussion:http://forums.futura-sciences.com/thread214468-2.html
    A+
    Ce fut la goutte d'eau de trop qui mit le feu aux poudres!
     

  5. SimonB

    Date d'inscription
    septembre 2008
    Âge
    38
    Messages
    24

    Re : Durée de vie des photons

    Concernant la perte énergétique de photon expliqué par le décalage vers le rouge...

    Si je ne m'abuse le décalage vers le rouge n'est qu'une conséquence de l'expension de l'univers et non une perte d'énergie graduelle du photon...

    Donc dans un univers statique un photon conserverait sa longueur d'onde et par le fait même son énergie tant qu'il n'interagit avec rien.
     


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  6. D1

    Date d'inscription
    février 2010
    Messages
    6

    Re : Durée de vie des photons

    Pour bien comprendre le phenomene d'un photon voyagant une distance cosmologique et ses effets, il est nécesssaire de possèder plusieurs connaissance en physique notamment: onde électromagnétique, relativité, cosmologique et mécanique quantique. Je vais essayer quand meme de répondre dans un langage simple.

    Premièrement une source émet un certain nombre de photon par seconde (caratérisé par sa puissance (watt ou joule/seconde ou nombre de photon par seconde)) aucun de ces photons disparaissent. Élaborons un peu:

    Premièrement, l'intensité (donnée en Watt/mettre (carre) caractérisant la quantité de photon recu à une certaine distance) diminue avec la distance. En effet, le nombre de photon émis dans un seconde précise s'éloigne de la source sous la forme d'une sphère de plus en plus grande. L'intensité est une mesure du nombre de photon par unité de surface sur cette sphère. Cette loi est connu comme la loi de l'inverse du carré de la distance (Inverse square law of light) beaucoup de phénomene physique obéisse à cette loi.
    L'équation est I (intensité) = P (puissance ou luminosité)/4(pi)r(carré)

    Cela explique pourquoi des objets lointains sont moins lumineux. Les photons on pas disparru, ils sont juste parti dans un autre direction.

    Un photon donné peut gagner et perdre de l'énergie en chemin. Dans tous ces cas, jamais la vitesse de la lumière est modifié contrairement aux objets courants. Par définition la lumière voyage à la vitesse de la lumière. Dans son cas, sa fréquence et sa longueur d'onde est modifié.

    Tout onde répond à l'équation: (longueur d'onde) x (fréquence) = c (vitesse de la lumière ou de l'onde)

    Voyons les cas les plus courant.

    Des effets comme l'effet Sunyaev-Zel'dovich et l'effet Compton peuvent augmenter ou diminuer l'énergie des photons, mais cela necessite une interaction avec des électron libres, ce qui est plutot rare dans le vide de l'espace.

    Les photons peuvent aussi perdre de l'énergie avec l'interaction avec un champ gravitationnelle. Ils sont affecté un peu comme les objets; perdant de l'énergie en montant dans un champ de gravité et en gagnant en descend un meme champ. Encore une interaction de ce genre est plutot rare dans l'univers quoique moins que les effets précédants.

    Les photons perdre aussi de l'énergie dû à l'expansion de l'espace et cette effet est de loin le plus important surtout pour les photons voyagant sur des distance cosmologique. Cette perte d'énergie se traduit par une augmentation de leur longueur d'onde appelé normalement décalage vers le rouge cosmologique. C,est ce qui est arrivé au rayonnement de fond cosmologique: sa température de formation etait d'environ 3 000K et maintenant on le percois à 2,7 K environ, étiré par l'univers pendant environ 13 milliards d'années(d'autre effets peuvent produire un décalage vers le rouge des sources lumineuses). Encore là aucun photon disparrait.

    Pour conclure, nous avons des preuves expérimentales solides basées sur la luminosité de surface des galaxies nous indiquant qu'aucun photon disparrait durant le trajet.

    Les photons ont donc une durée de vie au moins supérieur à l'age de l'Univers environ et tous semble indiquer qu'ils soient éternels.
     

  7. dragounet

    Date d'inscription
    septembre 2009
    Localisation
    Genève
    Messages
    1 304

    Re : Durée de vie des photons

    Citation Envoyé par D1 Voir le message
    Les photons ont donc une durée de vie au moins supérieur à l'age de l'Univers environ et tous semble indiquer qu'ils soient éternels.
    Mais à la vitesse de la lumière le temps ne s'écoule plus, donc même si le photon parcourt 13,4 milliards d'années lumière (chiffre pris au hasard), pour lui il n'a pas vieilli d'une seule seconde, non?
     

  8. WAM-Val

    Date d'inscription
    décembre 2009
    Localisation
    Derrière l'horizon...
    Messages
    123

    Re : Durée de vie des photons

    Citation Envoyé par dragounet Voir le message
    Mais à la vitesse de la lumière le temps ne s'écoule plus, donc même si le photon parcourt 13,4 milliards d'années lumière (chiffre pris au hasard), pour lui il n'a pas vieilli d'une seule seconde, non?
    C'est exact, à la vitesse de la lumière, la dilatation du temps est d'un facteur infini (division par 1-(c/c)) donc en théorie le photon ne vois pas le temps passer, il est donc éternel du point de vue de tout objet dépendant du temps, dont nous.
     

  9. invité6543212033

    Date d'inscription
    octobre 2007
    Messages
    0

    Re : Durée de vie des photons

    Sachant que le photon ne peut pas être pris comme référentiel comme toutes particules voyageant à C !

    @ +
     

  10. physikaddict

    Date d'inscription
    mai 2009
    Localisation
    Danse sur une corde dans une dimension parallele
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    Messages
    2 001

    Re : Durée de vie des photons

    Citation Envoyé par octanitrocubane Voir le message
    Sachant que le photon ne peut pas être pris comme référentiel comme toutes particules voyageant à C !

    @ +
    Bonsoir,

    Il est donc correct d'écrire que le photon n'a pas de temps propre ()[?]

    Cordialement,
    Il est plus facile de désintégrer un atome qu’un préjugé. (A.E)
    La matière noire, c'est ce qu'on met quand la matière grise vient à manquer. (Une sage tortue de Savoie)
     

  11. invité6543212033

    Date d'inscription
    octobre 2007
    Messages
    0

    Re : Durée de vie des photons

    Exact ! c'est une géodésique de genre lumière où tout référentiel est interdit par la RG (ps : dîtes moi si je me trompe ...)

    Amicalement
     

  12. Deedee81

    Date d'inscription
    octobre 2007
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    Re : Durée de vie des photons

    Salut,

    Citation Envoyé par WAM-Val Voir le message
    il est donc éternel du point de vue de tout objet dépendant du temps, dont nous.
    Je ne suis quand même pas tout à fait d'accord avec la conclusion car, pour nous, le temps s'écoule bel et bien et lorsqu'un photon interagit avec un atome il cesse d'exister (par exemple en excitant un électron dans une molécule de rhodopsine dans notre oeil).

    Et ça, c'est pas vraiment ce que j'appelle éternel

    Par contre, un photon ne vieilli pas. Ca c'est vrai. Mais à nouveau ce n'est pas une conséquence du temps propre inexistant du photon. Ca implique seulement que "du point de vue du photon", tous les états différents de sa vie (par exemple s'il change de polarisation suite à une interaction) se passent en un seul instant.

    De plus, un électron non plus ne vieilli pas. Un électron venu du fin fond de l'espace peut voyager des milliards d'années (s'il a de la chance car un électron risque de rencontrer des obstacles). Pratiquement, pour le détruire, il faut une collision ultraviolente ou le plongeons dans le coeur nucléaire d'une étoile ou la rencontre malheureuse avec un positron.

    Ces objets ne vieillissent pas à cause de la MQ (ou plutôt la MQ l'explique). L'état de ces particules est trop simple (trop peu de propriétés) pour autoriser un éventuellement vieillissement. Et cette simplicité est confirmée par les statistiques quantiques (statistiques de Bose-Einstein, à la base du laser, de Fermi-Dirac, à l'origine du principe d'exclusion) qui nécessitent une parfaite identité des particules.

    C'est encore plus vrai pour les neutrinos qui interagissent très peu, moins que les photons, qui ne voyagent pas à 'c' (ils ont une masse, même si elle est infime). et qui viennent d'encore plus loin que les photons (fond de rayonnement fossile de neutrinos) (enfin, on ne l'a jamais observé ce fond, pour des raisons techniques évidentes : ces photons sont très peu énergétique, mais son existence ne fait pas vraiment de doute).

    Tout cela n'empêcherait pas une éventuelle "fatigue de la lumière" (théorie des anti bigbangiste). Tout comme un photon peut être altéré pendant son voyage par interaction (la polarisation des photons du rayonnement fossile donne des informations sur les nuages de gaz traversés). On ne sait jamais.

    Mais tout simplement, la fatigue de la lumière ne se produit pas. Ce n'est ni prédit par la théorie, ni observé (même pour les photons émis de très loin pluisque le décalage Doppler est conforme à la dilatation du temps subie par la durée d'émission lumineuse des supernovae). Inutile de chercher des explications du coté du temps propre
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)
     

  13. dragounet

    Date d'inscription
    septembre 2009
    Localisation
    Genève
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    1 304

    Re : Durée de vie des photons

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Ces objets ne vieillissent pas à cause de la MQ (ou plutôt la MQ l'explique). L'état de ces particules est trop simple (trop peu de propriétés) pour autoriser un éventuellement vieillissement. Et cette simplicité est confirmée par les statistiques quantiques (statistiques de Bose-Einstein, à la base du laser, de Fermi-Dirac, à l'origine du principe d'exclusion) qui nécessitent une parfaite identité des particules.
    Si c'est leur simplicité qui les empêche de vieillir, un trou noir étant très simple (masse et rotation sont ses caractéristiques), il ne doit pas vieillir ?
    Ou c’est le fait qu’il « gèle » le temps ?
    J’avoue ne pas comprendre pourquoi c’est la simplicité d’un objet qui lui donne sa longévité, sa simplicité lui donnera seulement moins de possibilité d’interagir non ?
     

  14. Deedee81

    Date d'inscription
    octobre 2007
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    Courcelles - Belgique
    Âge
    55
    Messages
    28 898

    Re : Durée de vie des photons

    Salut,

    Voilà ce qui se passe quand on emploie des termes flous comme vieillir, on se fait mal comprendre. Je vais essayer de préciser mon propos en répondant à chaque point.

    Citation Envoyé par dragounet Voir le message
    Si c'est leur simplicité qui les empêche de vieillir, un trou noir étant très simple (masse et rotation sont ses caractéristiques
    Et charge.

    Oui, c'est le théorème des trous noirs sans cheveux.

    Citation Envoyé par dragounet Voir le message
    ), il ne doit pas vieillir ?
    En effet. Du moins au sens ou je l'entendais (et précisé ci-dessous).

    Mais il peut changer s'il interagit avec quelque chose. Si un objet tombe dedans, il grandit. Même un type qui a bu un élexir d'éternelle jeunesse peut recevoir un coup sur le nez et devenir très moche

    Citation Envoyé par dragounet Voir le message
    Ou c’est le fait qu’il « gèle » le temps ?
    Pour un astronaute suicidaire qui se jetterait dedans, il n'y a aucun ralentissement du temps. Il atteint même la singularité très vite (pour un TN stellaire, une fois l'horizon atteint, il n'a plus que quelques millièmes de seconde pour faire ses prières, quelques heures pour un TN supermassif).

    Ce n'est gelé que pour un observateur extérieur (qui lui ne verra jamais l'astronaute franchir l'horizon !)

    Donc, on ne peut pas utiliser cet argument pour décrire "ce que subit le TN au cours de sa vieillesse"

    Citation Envoyé par dragounet Voir le message
    J’avoue ne pas comprendre pourquoi c’est la simplicité d’un objet qui lui donne sa longévité,
    Parce que il y a tout simplement trop peu de chose pour observer un changement au cours du temps. Trop peu de chose qui peuvent constituer "une hologe interne" marquant le temps et le vieillissement.

    Evidemment, ça dépend un peu de ce qu'on entend par vieillissement. Si l'on dit "lumière fatiguée = vieillissement" alors ce que je dis est faux. Mais pour moi le vieillissement est un effet intrinsèque, indépendant de son interaction avec le reste. Or, la lumière fatiguée est une augmentation de la longueur d'onde du photon (tout comme l'effet Doppler d'ailleurs) et celle-ci est essentiellement une caractéristique relative (elle dépend de l'observateur). Ce n'est pas une caractéristique intrinsèque (surtout pour un photon qui a toujours la même vitesse. Au moins, pour un électron, on peut parler de masse propre ou d'énergie totale au repos). On ne peut parler de fatigue de la lumière que dans un contexte précis.

    Par exemple. Certains n'aiment pas parler d'effet Doppler de l'expansion car en relativité générale il ne s'agit pas de vitesse propre et on l'appelle plutôt "redshift cosmologique". (moi je n'ai pas ces états d'ames)

    Mais rien n'empêche d'appeller ça "lumière fatiguée" comme étant une "interaction entre le photon et le champ gravitationnel global". Bien que ce ne soit pas dans ce sens là que l'entendent les anti bigbangiste, bien sûr, et les "orthodoxes" (dont je suis) ne vont pas employer un terme d'anti bigbangiste C'est juste un exemple artificiel de terminologie pour éclairer la différence que je fais (personnellement) entre vieillir et lumière fatiguée.

    Citation Envoyé par dragounet Voir le message
    sa simplicité lui donnera seulement moins de possibilité d’interagir non ?
    Ca dépend de ce qu'on entend par là. Ou ça dépend de la manière dont le "peu" de propriétés permettent d'interagir avec le reste. La charge est une propriété plutôt élémentaire (au sens qu'il ne s'agit que d'UNE grandeur, pas au sens "facile à comprendre" ) mais qui permet des interactions aisées.

    Un électron est extrêmement simple mais il interagit très bien (mieux qu'un neutron qui est insensible aux champs électriques et pratiquement aux champs magnétiques alors qu'il est nettement plus complexe).

    J'espère avoir mieux fait comprendre là façon ont je vois les choses et la raison de mon intervention
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)
     

  15. WAM-Val

    Date d'inscription
    décembre 2009
    Localisation
    Derrière l'horizon...
    Messages
    123

    Re : Durée de vie des photons

    Réponse complète, il est vrai qu'il est difficile de caractériser un objet qui ne vieilli pas, mais pour les trou noirs, il reste un dilemme: Que se passe t il du point de vue d'une particule qui fonce vers le trou noir ? (j'ai abandonné l'idée de l'astronaute étant donné que vu les forces de marrées, il ne le resterais pas longtemps ) Si, de son point de vue, elle arrive au centre en très peu de temps mais que vu de l'extérieur il se passe une éternité, peut on dire que losqu'il atteindra le centre, l'univers sera dans sa "phase finale" ? (Je suis méchant en fait de poser ce genre de question)
     


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