Photons

[invite4641f63d]

Salut tout le monde,je me pose une question a priori simple mais dont je ne vois pas la réponse...Imaginons que l'on place une feuille d'un métal de quelques atomes d'épaisseur perpendiculairement a un rayon E.M. constitué de rayon de l'ordre du visible par exemple,est ce que l'on peut dire que la majorité des photons vont la traverser sans interagir avec les atomes?Je demande cela car si je vois les photons comme des petits grains,j'ai l'impression que la probabilité qu'ils entrent en contact avec des noyau ou des électrons est très faible,par contre si je les vois comme des ondes je me dis qu'il va y avoir plus de chance qu'il y ai une interaction(cette pensée est totalement intuitive mais bon,soyez indulgent si c'est une connerie monumentale)...Je sais qu' ils sont les deux a la fois mais bon peut etre que vous pouvez m'aider a y voir plus clair...Peut on definir une densité de photons de style "x photons par cm²"?Existe t'il un ordre de grandeur de taille pour le photon?
Merci
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[glevesque]

Salut

Longueur d'onde et fréquence, les photons sont la matérialisation des ondes électromagnétique lors de leur interaction avec la matière ou une autres ondes d'énergie ! Les Photons voyage en forme d'onde mais interagit en prenant la forme d'une particule.

ONDES = Paquet d'ondes de probabilité Indéterministe (trajectoire et position entièrement probabilistique) de forme sphérique et à faible amplitude.

Particule Photon = Réduction instantané du paquet d'onde de probabilité lors de son interaction (fixation de la trajectoire incidante et la position), diminution de l'ensemble probabilistique et statistique lors de l'interaction, qui devient un ensemble déterministe.

Gilles

[invitec3f4db3a]

Bon pour apporter quelque précision tu souléves justement un point important de la physique quantique , a savoir comment une particule peut en rencontré un autre . Tu considére les atomes comme ponctuel et les photons également ( ou du moin comme corpusculaire ) . Or ce qui est vrai pour les photons l'est également pour les éléctrons et pour les atomes . En faite , on associe une onde a toute les particules . Si bien que on peux raisonné par probabilité pour qu'un evênement arrive et non par determinisme .

Pour la densité de photon , je pense pas que ce soit possible puisque deux photons peuvent exister dans la même region de l'espace avec le même état quantique ( deux ou plus ) . Le photon est un boson tout comme le graviton . L'electron , qui est un fermion , ne peux pas cohabiter avec d'autre electron . C'est pour ca qu'on peux parler d'un nombre d'electron par cm² mais pas d'un nombre de photon . Tout simplement , j'imagine qu'on peux décomposé un photon en somme de photons de moindre energie . Mais la je suis pas sur et j'aimerais qu'un physicien me corrige ou m'affirme si possible .

[invite4641f63d]

Je dois admettre que ces explications vont un peu trop loin pour moi,bien que je connaisse de broglie et quelques élément de quantique...je devrai surement attendre mon premier cours de quantique l'année prochaine pour saisir un peu mieux les mecanismes,en tout cas merci de m'avoir rappele le caractere probabiliste de ce genre d'évenement...
Bonne soirée

[A voir en vidéo sur Futura]

[yahou]

Tout d'abord, le phénomène que tu évoques est bien décrit par un modèle classique ondulatoire pour la lumière. Dans ce modèle la lumière n'est pas absorbée intégralement par les atomes de la surface, et l'intensité décroît exponentiellement avec une longueur caractéristique L associée, dite longueur de pénétration. Si l'épaisseur de matériau est grande devant cette longueur L, l'intensité sur la face de sortie est presque nulle et il n'y a pas d'onde transmise. En revanche si l'épaisseur est du même ordre de grandeur ou inférieure à L alors l'intensité sur la face de sortie n'est pas négligeable et on a une onde transmise. Un matériau peut donc transmettre une grande partie de l'onde, même s'il peut en général être considéré comme absorbant (ou plutôt réfléchissant dans le cas d'un métal), pour peu que l'épaisseur à traverser soit suffisament faible.

Cette longueur L est, en l'absence de modèle de l'interaction, purement phénoménologique.

On peut également raisonner sur des corpuscules ; la cohérence de la théorie exige alors évidemment que les prévisions soient les mêmes. On peut ainsi considérer des photons ponctuels et des atomes sphériques, l'intéraction ayant lieu si et seulement si le photon "percute" un atome. On est alors amené à introduire une section efficace S qui est la section de l'atome considéré comme une sphère (ou du photon considéré comme une sphère intéragissant avec des atomes ponctuels, ce qui revient au même). La longueur de pénétration L est directement reliée à cette section efficace et à la concentration surfacique d'atomes (en supposant un seul "choc" par photon et en assimilant la feuille à une surface).

Ce modèle est donc une façon de décrire plus intimement l'interaction ; cepandant en l'absence de modèle quantique de l'interaction, la section S est encore est toujours une grandeur phénoménologique : ce n'est qu'une manière plus intuitive de décrire la probabilité d'interaction entre le photon et l'atome.

Mais attention : la section efficace n'est en général pas égale à la section "réelle" de l'atome. Cette section "réelle", ou plutôt "intuitive", n'est d'ailleurs pas si évidente à définir, surtout en phase condensée où les électrons sont délocalisés dans les liaisons qui assurent la cohésion du matériau : ce pourrait être pour un atome isolé l'aire du cercle de rayon celui de l'orbite de l'électron le plus éloigné du noyau dans un modèle classique, et la section de la sphère contenant l'électron le plus éloigné avec une certaine probabilité ( par exemple 95%) dans un modèle quantique. La section efficace, donc, peut même être très différente de la section réelle, puisqu'elle n'est a priori pas reliée à celle-ci : ce n'est à nouveau qu'une façon plus intuitive d'envisager le processus d'interaction tel qu'on peut le décrire quantiquement.

Il me semble que c'est précisément dans cette tendance naturelle à assimiler la section efficace à la section "réelle" que réside le paradoxe apparent qui te trouble.

[invite4641f63d]

Ben en fait ce qui me "trouble",c'est que l'on associe pas naturellement un certain rayon au photon quand on le considère comme un corpuscule.(je me doute bien que la question ne se pose pas si on le considere comme une onde...)J'sais pas,j'y pensais comme cela,un photon est plus petit qu'un cm(ca m'ferais rire de voir deboulé un enorme photon),tant qu'on y est on continue a descendre jusqu'a je sais pas combien...puis venait la question jusqu'ou peut on descendre...Mais je comprend bien que l'on ne pose pas ce genre de question car soit ya pas de réponse car il n'y a pas moyen de savoir,soit c'est une question de modèlisation comme le fait remarquer yahou,soit...Bien il est tard c'est peut etre pour cela,j'y reflechirai encore demain...Allez peut etre une derniere question,d'apres les théories actuelle,on se dit que le photon meme quand on met en avant son comportement corpusculaire n'a pas de dimension?
Merci a tous

[Floris]

Salut, je peut peut étre apporter un élément de raiponse. Le photon présente une certaine étendue spatial, qui dépend de sa fonction d'onde. (Il existe une opération pour connaitre son étendue spatial). seulement cette étendue n'est pas abselument déterminé, en effet, même un photon sencé étre associer à une seule logueurs d'onde, présentera un petit spectre. Ainsi un photon monochromatique n'est pas à 100% monochromatique, il y a une certaine indétermination.

[Floris]

Mon pc vien de plenter, je my attendais.
Je profite pour poser une question, pour trouver le pique de dirac du photon, ne peut t'on pas proceder à une décomposition de fourier?

Merci encore

[Coincoin]

Salut,
Rien à ajouter à la réponse de Yahou.

j'imagine qu'on peux décomposé un photon en somme de photons de moindre energie

Je dirais que non. Le photon est un quantum d'énergie, et est donc par définition indivisible.

pour trouver le pique de dirac du photon, ne peut t'on pas proceder à une décomposition de fourier?

Quel pic de Dirac ? La transformée de Fourier de quoi ?
Les densités de probabilité pour la position et l'impulsion sont reliées : on peut passer de l'une à l'autre par transformée de Fourier (à une constante près). Donc si par exemple l'impulsion est parfaitement définie (pic de Dirac) alors la position sera totalement inconnue (la TF d'un pic de Dirac est constante). Et inversement...

[Floris]

Salut,
Rien à ajouter à la réponse de Yahou.
Je dirais que non. Le photon est un quantum d'énergie, et est donc par définition indivisible.

Quel pic de Dirac ? La transformée de Fourier de quoi ?
Les densités de probabilité pour la position et l'impulsion sont reliées : on peut passer de l'une à l'autre par transformée de Fourier (à une constante près). Donc si par exemple l'impulsion est parfaitement définie (pic de Dirac) alors la position sera totalement inconnue (la TF d'un pic de Dirac est constante). Et inversement...

Salut coincoin, mon niveau en math à ce que je sache de ce qui est requis, ne me permet pas encore d'étudier la transphormé de Fourier. Mais, le photon possède aussi une indétermination quand à sa logueurs d'onde exacte, n'est pas? On pourrait le représenter comme une sorte de mélenge de plusieurs ondes. Ainsi plusieurs fonction oscilatoires. Pour trouver sa logueurs d'onde ne pourrais je pas essayer de sommer; superposer toutes ces fonction, et déterminer une fonction d'enssemble?

Merci encore a toi.
Bien amicalement
flo

[Coincoin]

le photon possède aussi une indétermination quand à sa logueurs d'onde exacte, n'est pas?

Dans les inégalités d'Heinsenberg, l'énergie (et donc la longueur d'onde) est conjuguée avec le temps. Le photon n'est pas totalement monochromatique car l'onde correspondante a un début et une fin donc n'est pas une sinusoïde parfaite.

Pour trouver sa logueurs d'onde ne pourrais je pas essayer de sommer; superposer toutes ces fonction, et déterminer une fonction d'enssemble?

C'est le principe de la transformée de Fourier...