Photon

[acerfull]

J'ai dernièrement lu un article qui disait que la force électromagnétique découlait d'un échange de photon. Autrement dit, la vie à comme base des échanges de photons, car apparement, les atomes restent intègres grâce à ce fameux échange de photon. Je comprend très bien les phénomènes électriques et un peu moins bien les phénomènes électromagnétiques et encore moins bien la physique quantique. Alors sur ce, j'ai une question pour quiconque sera capable de m'apporter un soutient visuel, sans définition de dérivé et d'intégral (math trop poussé). C'est quoi un photon? À quoi peut on le comparer dans la nature?
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[.:Spip:.]

Un photon : deux nature corpusculaire et ondulatoire. on a toujours vassillé entre les deux. maintenant c'est les deux en meme temps comme pour la matiere (ond /corp par de Broglie avec train d'onde etc)

corpusculaire : petit grain inseccable se deplacant a la vitesse de la lumiere
300 000m/s dans le vide. cf phenomene de refraction

ondulatoire : cf phenomene de diffraction. La fréquence determine la couleur, plus elle est haute plus on tire vers le bleu. entre lambda = .4 et 0.7nm pour le visible , on a en plus infrarouge et ultraviolet non visible.

Bon, ce que je vien de dire reste grandment lacunaire mais des questions ultérieux devraient y remedier.

pour la comparaison, ben il n'y a pas d'equivalent. c'est comme si je dis : trouve moi un equivalent à un proton ???????????

Attention, pour une force electromagnetique, ce sont des photons virtuelles, pas comme la lumiere, ils ont une durée de vie tres courte. Par exemple pour les fluctuation du vide, il y a apparition et disparition de ces photons virtuels.

[acerfull]

Merci tout d'abord lephysicien d'avoir pris la peine de bien vouloir m'aider ou m'embrouiller Si un deux électrons s'échangent des photons virtuels, c'est tu logiques de penser que dans un électron, il y a des photons?

[deep_turtle]

Si un deux électrons s'échangent des photons virtuels, c'est tu logiques de penser que dans un électron, il y a des photons?

C'est vrai que c'est le bon sens, mais non la nature n'est pas comme ça...
Des photons peuvent être créés, c'est-à-dire ne pas exister à un moment donner, puis exister à un moment ultérieur. Par exemple, un atome dans un état excité peut perdre de l'énergie en émettant un photon, qui n'était nulle part avant...

Une question similaire à celle que tu soulèves s'est posée dans dans les années 1920-1930, quand on a observé que les noyaux atomiques pouvaient se transformer en émettant des électrons (c'est une forme de radioactivité). Les gens se sont dit que du coup, les noyaux devaient contenir des électrons, mais en fait non, on sait maintenant qu'ils sont créés à partir d'énergie (la théorie que explique ça s'appelle l'interaction faible).

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitebb921944]

Un photon : deux nature corpusculaire et ondulatoire. on a toujours vassillé entre les deux. maintenant c'est les deux en meme temps comme pour la matiere (ond /corp par de Broglie avec train d'onde etc)

Le photon n'a pas deux nature, corpusculaire ou ondulatoire. C'est la lumière qui a deux natures, corpusculaire ou ondulatoire et le photon est la représentation corpusculaire de la lumière.

[invite38220e6a]

Mais un photon rouge et un photon bleu n'ont pas la même onde ...

[acerfull]

Par exemple, un atome dans un état excité peut perdre de l'énergie en émettant un photon, qui n'était nulle part avant...

Donc, les électrons en émettant des photons virtuels devraient perdre de l'énergie....Plus j'avance dans ma connaissance et plus je me rend compte que tout est une question d'équilibre.

[invite4a308d84]

pas d'accord, le photon est un quantum de lumière, mais il est lui même ondulatoire.
c'est un "paquet d'onde" minimum (c'est à dire de longueur juste suffisante pour qu'on puisse déterminer sa longueur d'onde, d'ou les inégalités d'Heisenberg : pas de localisation précise ou pas de longeur d'onde précise correspondant à son énergie).
Le quantum du photon correspond à la somme de sa propre propagation dans toutes les directions à la fois et est au final est localisé dans l'espace en avançant "tout droit" parce que partout ailleurs, la somme de ses amplitudes s'annule.
c'est comme ça pour toute la matière qui n'existe pas réellement sous forme de "particule" et peut toujours être divisé en plusieurs parties comme une onde : une particule est juste un paquet d'onde localisé dans l'espace.
Un électron émet un photon quand son énergie varie : énergie potentielle ou cynétique. l'échange de photons entre noyaux et électrons correspond donc à des fluctuations d'énergie entre les deux.
pour info, un photon de très basse énergie, si on essaye de le suivre par exemple, a une fréquence de plus en plus basse, donc une longueur d'onde de plus en plus large, donc devient infiniment large dans l'espace et donc n'a plus de localisation.
georges.

[.:Spip:.]

Le photon n'a pas deux nature, corpusculaire ou ondulatoire. C'est la lumière qui a deux natures, corpusculaire ou ondulatoire et le photon est la représentation corpusculaire de la lumière.

desolé pour ce derapage merci ganash de me reprendre

[deep_turtle]

Donc, les électrons en émettant des photons virtuels devraient perdre de l'énergie....

Bon, c'est là le truc subtil : le terme "virtuel" veut justement dire que non. Le photon n'est pas vraiment émis.

En physique quantique, quand on veut calculer la probabilité qu'un événement arrive, par exemple qu'un électron interagisse avec un autre électron, il faut recenser tous les événements intermédiaires (par exempl l'un perd de l'énergie que l'autre va ganger), mais d'une manière qui peut sembler très bizarre : il faut compter les événements a priori impossibles comme par exemple l'électron qui émet un photon sans avoir au préalable l'énergie suffisante pour faire ça !! Ce sont ces événements a priori impossibles qu'on appelle virtuels. En fait ça n'est pas si choquant car ce photon virtuel (celui qui aurait été émis par l'électron qui n'avait pas assez d'énergie pour) n'existe que pendant un temps assez court pour qu'on ne le remarque pas directement (à cause de la relation d'incertitude entre temps et énergie). Et au final l'énergie est bien conservée...

Un peu comme si tu prenais 1 euro dans le porte-monnaie de ton voisin sans lui dire (pas bien ) et que tu le remettes avant qu'il ne s'en aperçoive. Bien sûr tu ne peux rien acheter avec car sinon impossible de remettre l'euro et ton voisin va voir qu'il lui manque son euro...

[.:Spip:.]

En physique quantique, quand on veut calculer la probabilité qu'un événement arrive, par exemple qu'un électron interagisse avec un autre électron, il faut recenser tous les événements intermédiaires (par exempl l'un perd de l'énergie que l'autre va ganger), mais d'une manière qui peut sembler très bizarre : il faut compter les événements a priori impossibles

On utilise la theo de la perturabation, etat initial, etat final puis on fait des approches succecive jusqu'a avoir un resultat correct

Oui non ???,

[acerfull]

Le quantum du photon correspond à la somme de sa propre propagation dans toutes les directions à la fois et est au final est localisé dans l'espace en avançant "tout droit" parce que partout ailleurs, la somme de ses amplitudes s'annule.

Ça ressemble à une traduction ( formule mathématique / français ). Mettons que c'est pas accessible à tout le monde. Le comprends-tu toi même?

[acerfull]

Le photon n'est pas vraiment émis....
il faut compter les événements a priori impossibles comme par exemple l'électron qui émet un photon sans avoir au préalable l'énergie suffisante pour faire ça !! Ce sont ces événements a priori impossibles qu'on appelle virtuels. En fait ça n'est pas si choquant car ce photon virtuel (celui qui aurait été émis par l'électron qui n'avait pas assez d'énergie pour) n'existe que pendant un temps assez court pour qu'on ne le remarque pas directement (à cause de la relation d'incertitude entre temps et énergie). Et au final l'énergie est bien conservée...

Donc si j'ai bien compris, selon toi, le photon virtuel est une définition scientifique, défini par le scientifique, pour le déculpabiliser d'être impuissant devant un phénomène transitoire jusqu'à présent innexplicable. Ouais, je crois bien que je viens de comprendre le terme 'virtuel'. Photon virtuel = phénomène transitoire pas bien compris.

[deep_turtle]

Ça ressemble à une traduction ( formule mathématique / français ). Mettons que c'est pas accessible à tout le monde. Le comprends-tu toi même?

Moi aussi je suis à côté de la plaque sur ce coup-là !

On utilise la theo de la perturabation, etat initial, etat final puis on fait des approches succecive jusqu'a avoir un resultat correct ?

C'est à peu près ça. Je dirais plutôt que dans la théorie des perturbations, on évalue la proba de transition entre "état initial" et "état final", en présence d'un élément perturbateur (un champ électromagnétique par exemple) en calculant la probabilité de transition entre "état initial" et "état intermédiaire perturbé 1" (calculée comme si la perturbation était absente, d'où la notation avec le 0) et celle
entre "état intermédiaire perturbé 1" et "état final", pour le premier ordre. On a alors


On peut raffiner au second ordre, en passant par deux états perturbés intermédiaires


Je ne sais pas si ça répond à ta question ? Tu voulais peut-être un truc moins technique ?

[deep_turtle]

Ouais, je crois bien que je viens de comprendre le terme 'virtuel'. Photon virtuel = phénomène transitoire pas bien compris.

Non. Pas très conforme à l'intuition peut-être, pas bien expliqué par moi, surement, mais c'est un phénomène bien compris dans la théorie.

Donc si j'ai bien compris, selon toi, le photon virtuel est une définition scientifique, défini par le scientifique, pour le déculpabiliser d'être impuissant devant un phénomène transitoire jusqu'à présent innexplicable.

Non c'est le contraire : ce n'est pas un truc qui est là et qu'on ne comprend pas ! C'est quelque chose dont a priori on n'avait pas besoin, mais que la théorie nous a forcé d'accepter, et finalement effectivement ça permet d'expliquer quantitativement certains phénomènes beaucoup mieux que sans...

[.:Spip:.]

Tu voulais peut-être un truc moins technique ?

euh bon avec mon niveau 1ere s, ca me passe à 10 000 mais je crois que j'ai compris, pour cette theorie, il fait un troisieme elements. mais ce 3eme element ne porait pas etre les champs magnetiques des 2 electrons kamicazes ....

[acerfull]

D'accord je vais l'accepter 'photon virtuel' comme étant un échange de quelque chose de temporaire apparaissant à partir de rien et disparaissant, mais ayant comme fonction de repousser les électrons.

[deep_turtle]

euh bon avec mon niveau 1ere s, ca me passe à 10 000

Oups... Tu mentionnais la théorie des perturbations, c'est pour ça que je me suis permis de développer... Désolé. Dis-donc ça a bien évolué les programmes de 1ère S depuis mon époque !!!

[Gaétan]

En fait ça n'est pas si choquant car ce photon virtuel (celui qui aurait été émis par l'électron qui n'avait pas assez d'énergie pour) n'existe que pendant un temps assez court pour qu'on ne le remarque pas directement (à cause de la relation d'incertitude entre temps et énergie).

Là, y a quelque chose qui m'échappe. Si le photon virtuel vie pendant une période limitée, comme expliquer la loi en inverse du carré de la distance de la force de répusion des deux électrons ?
Je pensais que leur masse nulle leur permettait d'avoir une durée de vie illimitée contrairement au mésons, vecteur de la force nucléaire forte entre nucléons, qui ont une masse non nulle.
Ou alors je mélange tout ?

[deep_turtle]

La loi en inverse carré est lié au fait que le photon est sans masse. Un boson vecteur qui a une masse donne une interaction à portée plus courte, mais ça n'a pas de rapport avec une éventuelle stabilité de ce boson vecteur.

Maintenant, le rapport précis entre les photons virtuels et les lois de l'électrostatique n'est pas clair du tout pour moi. Tout ce que je peux te dire, c'est qu'un champ électrique classique est obtenu par un état quantique assez particulier, qui est inchangé quand tu enlèves ou rajoute des photons (j'avais dit que ça serait particulier), ça s'appelle un état cohérent. Mais le mur de mon incompétence commence ici (ceci dit maintenant que je me pose la question, je vais regarder...).

[invite4a308d84]

Quelques précisions sur "Le quantum du photon correspond à la somme de sa propre propagation dans toutes les directions" (électrodynamique quantique) :

oui, le photon se propage bien en réalité dans toutes les directions simultanément. Mais, dans un espace vide et sans gravitation, la somme des signaux s'annulent par différence de phase dès que l'on s'éloigne de l'ordre de sa longueur d'onde de la trajectoire rectiligne qu'on lui connaît :

- en partant du principe que l'onde se propage à la vitesse de la lumière dans toutes les directions,
- en partant de l'observation que le photon s'est déjà déplacé en ligne droite entre la position P0 au temps T0, et P1 au temps T1,
on peut faire, pour un instant T2 suivant et une position P2 quelconque à distance c.(T2-T1), le calcul de la somme de tous les chemins possible en considérant que le photon a pu se propager dans toutes les directions autour de sa trajectoire déjà observée.

Sachant que certains chemins auront été plus courts que d'autres, il y a un déphasage. Au bout du compte, on trouve que plus on est loin de la trajectoire du photon, plus les déphasages dus aux différences de longueur de chemin finissent par annuler l'onde propagée.

Exemple : chemin 1 : directement de T0 à T2
chemin 2 :T0 vers T1 puis T1 vers T2
(pas droit, donc plus long que T0 vers T2 directement, donc décalage de phase de l'onde) :
La somme des signaux pour un T2 décalé de la trajectoire est < à la somme pour T2 sur la trajectoire.
Et nous n'avons pas encore ajouté toutes les émissions entre T0 et T1.
Ceci permet de calculer tous les effets connus du photon : passage d'un photon par deux trous en même temps, ou réflexion sur un miroir.

quant au démarrage du photon (il faut bien qu'il soit parti dans un sens ou un autre), sa direction est déterminée par la résultante énergétique entre lui-même et la particule qui l'a émise (électron), qui crée une particularité de l'espace dans l'entourage initial et lui donne sa direction.

==> le terme "particule" ne veut rien dire d'autre qu'un paquet d'onde particulier (si je puis dire et il ne faut pas y chercher de vraie "matérialisation" ni de localisation formelle.
Georges.

[Floris]

Bonjour, j'ai à ce propo une petite question, Pourquoi lors de l'émission d'un faisseau monochromatique très directif comme un lazer, si je reprend vos comentaires, la nature directive est régit par le fait qu'ailleur dans l'espace dans les autres directions, le rayonement s'anule. Je ne vois pas très bien ce qui peut étre la cause de l'anulation de l'onde ailleur dans l'espace. Serai t'il possible de me donner quelques précisions?
Bien cordialement
Floris

[Floris]

Bonjour, j'aimerais avoir quelques précision concernants mes questions.
Cordialement
Floris

[.:Spip:.]

Bonjour, j'aimerais avoir quelques précision concernants mes questions.
Cordialement
Floris

ca ne serait pas par interference mais cette annulation me fait bizarre....

[isozv]

Si vous voulez la démo que le photon est le vecteur d'interaction du champ électromagnétique voyez ici :

http://www.sciences.ch/htmlfr/physat...prochedeyukawa

Bon les développements sont pas compliqués mis à part ceux qui permettent d'obtenir l'équation de Klein-Gordon (voir chapitre de mécanique quantique ondulatoire).

[Floris]

Oui moi aussi cette anulation ma parais obscure..

[Floris]

Touts mes aplodissements pour ce magnifique site.

[invite4a308d84]

tentative de réponse à la question de Floris sur les lazers :

un photon va "tout droit" grace aux propriétés electrodynamique quantique.
plusieurs photons très proches, de fréquence et de phase légèrement différentes se gènent car ils interfèrent ensemble et du coup leur propagation n'est plus aussi rectiligne ==> le faisseau de lumière diffuse et s'élargit.
dans un lazer, la lumière est dite cohérente : les photons sont en phase et de fréquences rigoureusement égales : ceci est dû au fait que le photon est un boson et donc n'est pas soumis au principe d'exclusion de Pauli comme les fermions : plusieurs photons peuvent prendre précisément le même état quantique (alors que les fermions non, c'est pour ça que la matière est solide)
le laser se comporte donc de la même manière qu'un photon unique sauf qu'il y en a plusieurs. C'est comme un "super photon continu" ==> énergie élevée du faisseau, pas de diffusion et donc possibilité de transmission sur de très longues distances sans pertes etc.
Georges.

[Floris]

Merci beaucoup pour ces explications. J'aimerai savoir également, serai t'il possible d'obtenir un faisseaut très fin avec un rayonement de basses fréquences. Esque la longueurs d'onde joue un rol dans la largeur du faisseau. Plus je dispose d'un rayonement de basse fréquence, plus la largeur sera importente et inversement pour une énergie très importante????

Aussi j'aimerai revenir a quelques propos que tu à énoncé.

-Pourquoi si des photon intérférent ensemble, pourquoi leurs propagations n'est pas rectiligne, qu'entend tu par là?

-j'ai bien comprit tes propos lorsque tu me parle du principe d'exclusion de Pauli, mais je souhaiterais poser une question de façon plus générale. Si des électrons ne peuvent exister au même endroit et au même moment, ces du à la force électrique. Si deux photons peuvent se traverser, n'est t'il pas parce qu'ils ne sont pas régis par une interaction?

Merci encore,
Bien cordialement
Floris
Serai t'il possible de m'éclairer.?

[invite4a308d84]

si la fréquence est basse, la largeur du faisseau est plus large bien entendu proportionnellement.
par contre je ne crois pas qu'il existe des dispositifs permettant d'émettre des rayonnements cohérents en basse fréquence... je n'ai jamais entendu parler de ça... pourquoi faire ???

Lorsque plusieurs photons sont très proches, leurs intégrales des chemins s'additionnent et "s'emmèlent" entre eux. Il est compréhensible que la présence de photons déphasés très proches ait tendance à créer une différence de chemin en agissant comme une réflexion partielle (mettons le photon en dessous d'un premier agit comme l'onde venant d'un miroir en dessous puisqu'il est déphasé, c'est comme s'il était le signal du 1er ayant suivi un chemin plus long en se réfléchissant) et donc en écartant un peu les photons les un des autres : pas moyen d'avoir un faisseau directif.

Pour le principe d'exclusion de Pauli, ça n'est pas limité aux particules chargées : les neutrons par exemple sont des fermion.
Mais pourquoi un boson n'est-il pas soumis à ce principe, là je n'est sait rien et franchement, j'aimerais bien le savoir !
en tous les cas, tous les bosons sont des vecteurs de force et donc ne sont pas vraiment des particules de matière (vu qu'ils ne peuvent pas être un peu "solides" c'est logique !). Ceci est directement lié au spin : entier pour les uns et demi-entiers pour les autres, mais là encore, c'est un point qui me parait mystérieux et que j'aimerai VRAIMENT comprendre.